مزایای میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نوری
زیر میکروسکوپ ابزاری است که از پرتوها و عدسیهای الکترونی به جای پرتوهای نور و عدسیهای نوری بر اساس اصول اپتیک الکترونی استفاده میکند تا ساختارهای ظریف ماده را با بزرگنماییهای بسیار بالا تصویر کند.
وضوح یک میکروسکوپ الکترونی با فاصله کمی بین دو نقطه مجاور نشان داده می شود که می تواند تشخیص دهد. در دهه 197{1}}، وضوح میکروسکوپ الکترونی عبوری حدود 0.3 نانومتر بود (قدرت تفکیک چشم انسان حدود 0.1 میلیمتر بود). امروزه میکروسکوپ های الکترونی بیش از 3 میلیون برابر بزرگنمایی دارند در حالی که میکروسکوپ های نوری حدود 2000 برابر بزرگنمایی دارند. بنابراین، میکروسکوپهای الکترونی میتوانند مستقیماً شبکه اتمی منظمی را در اتمها و کریستالهای برخی از فلزات سنگین مشاهده کنند.
در سال 1931، Knorr و Ruska از آلمان، یک اسیلوسکوپ ولتاژ بالا را با منبع الکترونی تخلیه کاتد سرد و سه عدسی الکترونی اصلاح کردند و تصاویری با بزرگنمایی بیش از ده برابر به دست آوردند که امکان تصویربرداری با بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی را تأیید کرد. در سال 1932 با بهبود روسکا قدرت تفکیک میکروسکوپ های الکترونی به 50 نانومتر رسید که حدود ده برابر میکروسکوپ های نوری در آن زمان بود. در نتیجه، میکروسکوپ های الکترونی مورد توجه قرار گرفتند.
در دهه 194، هیل در ایالات متحده عدم تقارن چرخشی عدسیهای الکترونی را با یک آستیگماتایزر جبران کرد، که منجر به پیشرفت جدیدی در تفکیک میکروسکوپهای الکترونی شد و به تدریج به سطوح مدرن رسید. در چین، یک میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح 3 نانومتر در سال 1958 با موفقیت توسعه یافت. در سال 1979، یک میکروسکوپ الکترونی بزرگ با وضوح 0.3 نانومتر نیز ساخته شد.
اگرچه وضوح میکروسکوپ های الکترونی بسیار برتر از میکروسکوپ های نوری است، اما به دلیل نیاز به کار در شرایط خلاء، مشاهده موجودات زنده دشوار است و تابش پرتوهای الکترونی نیز می تواند باعث آسیب تشعشع به نمونه های بیولوژیکی شود. مسائل دیگری مانند بهبود روشنایی تفنگ الکترونی و کیفیت لنزهای الکترونی نیز نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.
وضوح یک شاخص مهم میکروسکوپ الکترونی است که به زاویه مخروط فرودی و طول موج پرتو الکترونی عبوری از نمونه مربوط می شود. طول موج نور مرئی حدود {0}} نانومتر است، در حالی که طول موج پرتو الکترونی به ولتاژ شتاب مربوط است. وقتی ولتاژ شتاب 50-100 کیلوولت باشد، طول موج پرتو الکترونی حدود 0.0037.{3}} نانومتر است. با توجه به این واقعیت که طول موج پرتو الکترونی بسیار کوچکتر از طول موج نور مرئی است، حتی اگر زاویه مخروط پرتو الکترونی تنها 1٪ از یک میکروسکوپ نوری باشد، وضوح میکروسکوپ الکترونی همچنان بسیار بهتر است. نسبت به میکروسکوپ نوری
میکروسکوپ الکترونی از سه بخش تشکیل شده است: یک لوله، یک سیستم خلاء و یک کابینت برق. لوله آینه عمدتاً از اجزایی مانند تفنگ الکترونی، عدسی الکترونی، نگهدارنده نمونه، صفحه فلورسنت و مکانیسم عکاسی تشکیل شده است که معمولاً در یک استوانه از بالا به پایین مونتاژ می شوند. سیستم خلاء متشکل از یک پمپ خلاء مکانیکی، یک پمپ انتشار و یک شیر خلاء است که از طریق یک خط لوله استخراج به لوله آینه متصل می شوند. کابینت برق از یک ژنراتور ولتاژ بالا، تثبیت کننده جریان تحریک و واحدهای تنظیم و کنترل مختلف تشکیل شده است.
عدسی فرعی یک جزء مهم در لوله میکروسکوپ الکترونی است. از یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی فضایی متقارن با محور لوله استفاده می کند تا مسیر الکترون را به سمت محور خم کند و یک کانون را تشکیل دهد. عملکرد آن شبیه به عدسی محدب شیشه ای برای تمرکز پرتو نور است، بنابراین به آن عدسی الکترونی می گویند. اکثر میکروسکوپهای الکترونی مدرن از عدسیهای الکترومغناطیسی استفاده میکنند که الکترونها را با میدان مغناطیسی قوی ایجاد میکند که توسط یک جریان تحریک DC پایدار که از یک سیمپیچ با کفشهای قطبی عبور میکند، متمرکز میکند.
تفنگ الکترونی جزئی است که از یک کاتد داغ سیم تنگستن، دروازه و کاتد تشکیل شده است. می تواند پرتوهای الکترونی را با سرعت یکنواخت ساطع و تشکیل دهد، بنابراین پایداری ولتاژ شتاب کمتر از یک هزارم نیست.
