Elektronenmicroscoop Optische microscoop Imaging Principe overeenkomsten en verschillen
Een elektronenmicroscoop is een instrument dat elektronenstralen en elektronenlenzen gebruikt in plaats van lichtstralen en optische lenzen om de fijne structuren van stoffen met zeer hoge vergrotingen in beeld te brengen op basis van het principe van elektronenoptica.
Het oplossend vermogen van een elektronenmicroscoop wordt weergegeven door de minimale afstand tussen twee aangrenzende punten die hij kan oplossen. In de jaren 1970 hadden transmissie-elektronenmicroscopen een resolutie van ongeveer 0,3 nanometer (het oplossend vermogen van het menselijk oog is ongeveer 0,1 millimeter). Nu is de maximale vergroting van de elektronenmicroscoop meer dan 3 miljoen keer, terwijl de maximale vergroting van de optische microscoop ongeveer 2000 keer is, dus de atomen van sommige zware metalen en de netjes gerangschikte atoomroosters in het kristal kunnen direct worden waargenomen door de elektronenmicroscoop .
In 1931 plaatsten Knorr-Bremse en Ruska uit Duitsland een hoogspanningsoscilloscoop opnieuw met een ontladingselektronenbron met koude kathode en drie elektronenlenzen, en verkregen een meer dan tien keer vergroot beeld, wat de mogelijkheid van vergrote beeldvorming met een elektronenmicroscoop bevestigde. In 1932, na de verbetering van Ruska, bereikte het oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop 50 nanometer, ongeveer tien keer het oplossend vermogen van de optische microscoop in die tijd, dus begon de elektronenmicroscoop de aandacht van mensen te trekken.
In de jaren 1940gebruikte Hill in de Verenigde Staten een astigmatiseerder om de rotatieasymmetrie van de elektronenlens te compenseren, wat een nieuwe doorbraak betekende in het oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop en geleidelijk het moderne niveau bereikte. In China werd in 1958 met succes een transmissie-elektronenmicroscoop ontwikkeld met een resolutie van 3 nanometer en in 1979 werd een grote elektronenmicroscoop met een resolutie van 0,3 nanometer vervaardigd.
Hoewel het oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop veel beter is dan dat van de optische microscoop, is het moeilijk om levende organismen waar te nemen omdat de elektronenmicroscoop onder vacuümomstandigheden moet werken, en de bestraling van de elektronenbundel zal er ook voor zorgen dat de biologische monsters worden beschadigd door straling. Ook andere zaken, zoals de verbetering van de helderheid van het elektronenkanon en de kwaliteit van de elektronenlens, moeten verder worden onderzocht.
Oplossend vermogen is een belangrijke indicator van elektronenmicroscopie, die verband houdt met de invallende kegelhoek en golflengte van de elektronenbundel die door het monster gaat. De golflengte van zichtbaar licht is ongeveer {{0}} nanometer, terwijl de golflengte van elektronenstralen gerelateerd is aan de versnellingsspanning. Wanneer de versnellingsspanning 50-100 kV is, is de golflengte van de elektronenbundel ongeveer 0.0053-0.0037 nanometer. Aangezien de golflengte van de elektronenbundel veel kleiner is dan de golflengte van zichtbaar licht, zelfs als de kegelhoek van de elektronenbundel slechts 1 procent is van die van de optische microscoop, is het oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop nog steeds veel beter dan dat van de optische microscoop.
