ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

ο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αντιπροσωπεύει μια σημαντική παραλλαγή του κλασικού μικροσκοπίου, με τη βοήθεια ηλεκτρονίων μπορεί να απεικονίσει την επιφάνεια ή το εσωτερικό ενός αντικειμένου.

Τι είναι ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο;

Παλαιότερα κλήθηκε επίσης το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Πάνω από μικροσκόπιο. Χρησιμεύει ως ένα επιστημονικό εργαλείο που επιτρέπει στα αντικείμενα να διευρυνθούν οπτικά με την εφαρμογή ηλεκτρονικών ακτίνων, κάτι που επιτρέπει πιο διεξοδική διερεύνηση.

Με ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, πολύ υψηλότερες αναλύσεις μπορούν να επιτευχθούν από ό, τι με ένα ελαφρύ μικροσκόπιο. Στην καλύτερη περίπτωση, τα ελαφριά μικροσκόπια μπορούν να επιτύχουν μεγέθυνση δύο χιλιάδων φορές. Εάν η απόσταση μεταξύ δύο σημείων είναι μικρότερη από το μισό του μήκους κύματος του φωτός, το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί πλέον να τα δει ξεχωριστά.

Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, από την άλλη πλευρά, επιτυγχάνει μεγέθυνση 1: 1.000.000. Αυτό μπορεί να ανιχνευθεί στο γεγονός ότι τα κύματα του μικροσκοπίου ηλεκτρονίων είναι σημαντικά μικρότερα από τα κύματα του φωτός. Για να εξαλειφθούν τα παρεμβαλλόμενα μόρια αέρα, η δέσμη ηλεκτρονίων εστιάζεται στο αντικείμενο υπό κενό μέσω τεράστιων ηλεκτρικών πεδίων.

Το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δημιουργήθηκε το 1931 από τους Γερμανούς ηλεκτρολόγους μηχανικούς Ernst Ruska (1906-1988) και Max Knoll (1897-1969). Αρχικά, ωστόσο, δεν χρησιμοποιήθηκαν διαφανή αντικείμενα ηλεκτρονίων ως εικόνες, αλλά μικρά πλέγματα από μέταλλο. Ο Ernst Ruska κατασκεύασε επίσης το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο το 1938, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για εμπορικούς σκοπούς. Το 1986, ο Ρούσκα έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για το σούπερ μικροσκόπιο.

Με τα χρόνια, η ηλεκτρονική μικροσκοπία υπόκειται συνεχώς σε νέα σχέδια και τεχνικές βελτιώσεις, έτσι ώστε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο έχει γίνει αναπόσπαστο κομμάτι της επιστήμης σήμερα.

Σχήματα, τύποι & τύποι

Οι πιο σημαντικοί βασικοί τύποι ηλεκτρονικών μικροσκοπίων περιλαμβάνουν το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM). Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης σαρώνει μια λεπτή δέσμη ηλεκτρονίων πάνω σε ένα τεράστιο αντικείμενο. Ηλεκτρόνια ή άλλα σήματα που αναδύονται από το αντικείμενο ή διασκορπίζονται πίσω μπορούν να ανιχνευθούν συγχρόνως. Η τιμή έντασης του σημείου εικόνας που ανιχνεύει η δέσμη ηλεκτρονίων καθορίζεται από το ανιχνευόμενο ρεύμα.

Κατά κανόνα, τα καθορισμένα δεδομένα μπορούν να εμφανίζονται σε μια συνδεδεμένη οθόνη. Με αυτόν τον τρόπο, ο χρήστης μπορεί να ακολουθήσει τη δομή της εικόνας σε πραγματικό χρόνο. Κατά τη σάρωση με τις ηλεκτρονικές δέσμες, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο περιορίζεται στην επιφάνεια του αντικειμένου. Για οπτικοποίηση, το όργανο κατευθύνει τις εικόνες σε μια οθόνη φθορισμού. Μετά τη λήψη φωτογραφιών, οι εικόνες μπορούν να μεγεθυνθούν έως 1: 200.000.

Όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης από τον Ernst Ruska, το προς εξέταση αντικείμενο, το οποίο πρέπει να είναι κατάλληλα λεπτό, ακτινοβολείται από τα ηλεκτρόνια. Το κατάλληλο πάχος του αντικειμένου κυμαίνεται μεταξύ μερικών νανομέτρων και αρκετών μικρομέτρων, το οποίο εξαρτάται από τον ατομικό αριθμό των ατόμων του υλικού αντικειμένου, την επιθυμητή ανάλυση και το επίπεδο της τάσης επιτάχυνσης. Όσο χαμηλότερη είναι η τάση επιτάχυνσης και όσο υψηλότερος είναι ο ατομικός αριθμός, τόσο λεπτότερο πρέπει να είναι το αντικείμενο. Η εικόνα του μικροσκοπίου ηλεκτρονίου μετάδοσης δημιουργείται από τα απορροφούμενα ηλεκτρόνια.

Άλλοι υπότυποι του μικροσκοπίου ηλεκτρονίων είναι το μικροσκόπιο κυροηλεκτρονίου (ΚΕΜ), το οποίο χρησιμοποιείται για την εξέταση σύνθετων πρωτεϊνικών δομών και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο υψηλής τάσης, το οποίο έχει πολύ υψηλό εύρος επιτάχυνσης. Χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση μεγάλων αντικειμένων.

Δομή & λειτουργικότητα

Η δομή ενός μικροσκοπίου ηλεκτρονίων φαίνεται να έχει ελάχιστα κοινά με ένα ελαφρύ μικροσκόπιο. Υπάρχουν όμως παραλληλισμοί. Το όπλο ηλεκτρονίων βρίσκεται στην κορυφή. Στην απλούστερη περίπτωση, μπορεί να είναι σύρμα βολφραμίου. Αυτό θερμαίνεται και εκπέμπει ηλεκτρόνια. Η δέσμη ηλεκτρονίων εστιάζεται από ηλεκτρομαγνήτες που έχουν δακτυλιοειδές σχήμα. Οι ηλεκτρομαγνήτες είναι παρόμοιοι με τους φακούς στο μικροσκόπιο φωτός.

Η λεπτή δέσμη ηλεκτρονίων είναι πλέον σε θέση να απομακρύνει ανεξάρτητα τα ηλεκτρόνια από το δείγμα. Τα ηλεκτρόνια στη συνέχεια συλλαμβάνονται ξανά από έναν ανιχνευτή, από τον οποίο μπορεί να δημιουργηθεί μια εικόνα. Εάν η δέσμη ηλεκτρονίων δεν κινείται, μπορεί να απεικονιστεί μόνο ένα σημείο. Ωστόσο, εάν μια περιοχή σαρωθεί, εμφανίζεται μια αλλαγή. Η δέσμη ηλεκτρονίων εκτρέπεται από ηλεκτρομαγνήτες και καθοδηγείται γραμμή προς γραμμή πάνω από το προς εξέταση αντικείμενο. Αυτή η σάρωση επιτρέπει μια μεγεθυμένη και υψηλή ανάλυση εικόνας του αντικειμένου.

Εάν ο εξεταστής θέλει να πλησιάσει το αντικείμενο, χρειάζεται μόνο να μειώσει την περιοχή από την οποία σαρώνεται η δέσμη ηλεκτρονίων. Όσο μικρότερη είναι η περιοχή σάρωσης, τόσο μεγαλύτερο είναι το αντικείμενο.

Το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο που κατασκευάστηκε ενίσχυσε τα αντικείμενα που εξέτασε 400 φορές. Σήμερα, τα όργανα μπορούν ακόμη και να μεγεθύνουν ένα αντικείμενο 500.000 φορές.

Ιατρικά & οφέλη για την υγεία

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι μία από τις σημαντικότερες εφευρέσεις για ιατρική και επιστημονικούς τομείς όπως η βιολογία. Φανταστικά αποτελέσματα εξέτασης μπορούν να επιτευχθούν με το όργανο.

Ιδιαίτερα σημαντικό για την ιατρική ήταν το γεγονός ότι οι ιοί μπορούν τώρα να εξεταστούν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Οι ιοί είναι πολλές φορές μικρότεροι από τα βακτήρια, έτσι ώστε να μην μπορούν να εμφανιστούν λεπτομερώς με ένα ελαφρύ μικροσκόπιο.

Το εσωτερικό ενός κελιού δεν μπορεί να διερευνηθεί με ακρίβεια ούτε με το μικροσκόπιο φωτός. Ωστόσο, με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αυτό άλλαξε. Σήμερα, οι επικίνδυνες ασθένειες όπως το AIDS (HIV) ή η λύσσα μπορούν να ερευνηθούν πολύ καλύτερα με ηλεκτρονικά μικροσκόπια.

Ωστόσο, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο έχει επίσης κάποια μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, τα αντικείμενα που εξετάζονται μπορούν να επηρεαστούν από τη δέσμη ηλεκτρονίων επειδή θερμαίνεται ή τα ταχεία ηλεκτρόνια συγκρούονται με ολόκληρα άτομα. Επιπλέον, το κόστος απόκτησης και συντήρησης ενός μικροσκοπίου ηλεκτρονίων είναι πολύ υψηλό. Για το λόγο αυτό, τα μέσα χρησιμοποιούνται κυρίως από ερευνητικά ιδρύματα ή από ιδιωτικούς παρόχους υπηρεσιών.