Elektronmikroskop Optisk mikroskop Imaging Prinsipp likheter og forskjeller
Et elektronmikroskop er et instrument som bruker elektronstråler og elektronlinser i stedet for lysstråler og optiske linser for å avbilde de fine strukturene til stoffer ved svært høye forstørrelser basert på elektronoptikkprinsippet.
Oppløsningskraften til et elektronmikroskop er representert av minimumsavstanden mellom to tilstøtende punkter som det kan løse. På 1970-tallet hadde transmisjonselektronmikroskoper en oppløsning på omtrent 0,3 nanometer (oppløsningsevnen til det menneskelige øyet er omtrent 0,1 millimeter). Nå overstiger den maksimale forstørrelsen av elektronmikroskopet 3 millioner ganger, mens den maksimale forstørrelsen av det optiske mikroskopet er omtrent 2000 ganger, så atomene til noen tungmetaller og de pent arrangerte atomgitteret i krystallen kan observeres direkte gjennom elektronmikroskopet .
I 1931 monterte Knorr-Bremse og Ruska fra Tyskland et høyspentoscilloskop med en kaldkatodeutladningselektronkilde og tre elektronlinser, og oppnådde et bilde forstørret mer enn ti ganger, noe som bekreftet muligheten for elektronmikroskopforstørret avbildning. I 1932, etter Ruskas forbedring, nådde elektronmikroskopets oppløsningsevne 50 nanometer, omtrent ti ganger oppløsningskraften til det optiske mikroskopet på den tiden, så elektronmikroskopet begynte å få folks oppmerksomhet.
På 1940-tallet brukte Hill i USA en astigmatisator for å kompensere rotasjonsasymmetrien til elektronlinsen, noe som gjorde et nytt gjennombrudd i elektronmikroskopets oppløsningsevne og gradvis nådde det moderne nivået. I Kina ble et transmisjonselektronmikroskop med suksess utviklet i 1958 med en oppløsning på 3 nanometer, og i 1979 ble det produsert et stort elektronmikroskop med en oppløsning på 0,3 nanometer.
Selv om oppløsningsevnen til elektronmikroskopet er langt bedre enn det optiske mikroskopets, er det vanskelig å observere levende organismer fordi elektronmikroskopet må jobbe under vakuumforhold, og bestrålingen av elektronstrålen vil også føre til at de biologiske prøvene bli skadet av stråling. Andre problemer, som forbedring av lysstyrken til elektronkanonen og kvaliteten på elektronlinsen, må også studeres videre.
Oppløsningskraft er en viktig indikator på elektronmikroskopi, som er relatert til den innfallende kjeglevinkelen og bølgelengden til elektronstrålen som passerer gjennom prøven. Bølgelengden til synlig lys er omtrent {{0}} nanometer, mens bølgelengden til elektronstråler er relatert til akselerasjonsspenningen. Når akselerasjonsspenningen er 50-100 kV, er elektronstrålens bølgelengde omtrent 0.0053-0.0037 nanometer. Siden bølgelengden til elektronstrålen er mye mindre enn bølgelengden til synlig lys, selv om kjeglevinkelen til elektronstrålen bare er 1 prosent av den til det optiske mikroskopet, er oppløsningskraften til elektronmikroskopet fortsatt langt overlegen den. av det optiske mikroskopet.
