Voordelen van elektronenmicroscopen versus optische microscopen
Elektronenmicroscoop is een instrument op basis van het principe van elektronenoptica, dat elektronenstralen en elektronenlenzen gebruikt in plaats van stralen en optische lenzen om de fijne structuren van materie af te beelden bij een zeer hoge vergroting.
De resolutie van een elektronenmicroscoop wordt weergegeven door de kleine afstand tussen aangrenzende punten die het kan onderscheiden. In de 197 0 s was de resolutie van transmissie -elektronenmicroscopen ongeveer 0. 3 nanometers (de resolutie van het menselijke oog is ongeveer 0,1 millimeter). Tegenwoordig hebben elektronenmicroscopen een vergroting van meer dan 3 miljoen keer, terwijl optische microscopen een vergroting hebben van ongeveer 2000 keer, dus het is mogelijk om de atomen van bepaalde zware metalen en het netjes gerangschikte atoomrooster in kristallen door elektronenmicroscopes direct te observeren.
In 1931 hebben Knorr en Ruska uit Duitsland een hoogspanning oscilloscoop aangepast met een koude kathode-ontladingselektronenbron en drie elektronenlenzen, en verkregen beelden die meer dan tien keer werden vergroot, wat de mogelijkheid van elektronenmicroscopie voor vergrotingsbeeldvorming bevestigde. In 1932 bereikte de resolutie van elektronenmicroscopen met de verbetering van ruska 50 nanometers, wat op dat moment ongeveer tien keer de resolutie van optische microscopen was. Daarom begonnen elektronenmicroscopen aandacht van mensen te krijgen.
In de 194 0 s gebruikte Hill in de Verenigde Staten een defogger om de rotatie -asymmetrie van elektronenlenzen te compenseren, wat leidde tot een nieuwe doorbraak in de resolutie van elektronenmicroscopen en bereikte geleidelijk moderne niveaus. In China werd een transmissie -elektronenmicroscoop met een resolutie van 3 nanometer met succes ontwikkeld in 1958, en een grote elektronenmicroscoop met een resolutie van 0,3 nanometer werd ontwikkeld in 1979.
Hoewel de resolutie van elektronenmicroscopen veel heeft overtroffen die van optische microscopen, zijn ze moeilijk om levende organismen te observeren vanwege de noodzaak om onder vacuümomstandigheden te werken, en de bestraling van elektronenstralen kan ook stralingsschade aan biologische monsters veroorzaken. Andere problemen, zoals het verbeteren van de helderheid van het elektronenpistool en de kwaliteit van de elektronenlens, hebben ook verder onderzoek nodig.
Resolutie is een belangrijke indicator voor elektronenmicroscopie, die gerelateerd is aan de invallende kegelhoek en golflengte van de elektronenstraal die door het monster gaat. De golflengte van zichtbaar licht is ongeveer {{{0}}} nanometers, terwijl de golflengte van de elektronenstraal gerelateerd is aan de versnellingsspanning. Wanneer de versnellingsspanning tussen 50-100 kv is, is de golflengte van de elektronenstraal ongeveer 0. 0053-0. 0037 nm. Vanwege het feit dat de golflengte van de elektronenstraal veel kleiner is dan die van zichtbaar licht, zelfs als de kegelhoek van de elektronenstraal slechts 1% van die van een optische microscoop is, is de resolutie van de elektronenmicroscoop nog veel superieur aan die van een optische microscoop.
Een elektronenmicroscoop bestaat uit drie delen: een buis, een vacuümsysteem en een voedingskast. De belangrijkste componenten van het lensvat omvatten een elektronenpistool, een elektronenlens, een monsterhouder, een fluorescerend scherm en een cameramechanisme, die meestal van boven naar beneden in een cilindrisch lichaam worden geassembleerd; Het vacuümsysteem bestaat uit een mechanische vacuümpomp, een diffusiepomp en een vacuümklep en is verbonden met de cilinder via een uitlaatpijpleiding; De voedingskast bestaat uit een hoogspanningsgenerator, een excitatiestroomstabilisator en verschillende regulerende en controle-eenheden.
