Avantatges del microscopi electrònic i del microscopi òptic
El microscopi electrònic és un instrument basat en els principis de l'òptica electrònica, que utilitza feixos i lents d'electrons en comptes de feixos de llum i lents òptiques per a imatges de les estructures fines de la matèria amb un augment molt elevat.
La capacitat de resolució d'un microscopi electrònic es representa per la petita distància entre dos punts adjacents que pot distingir. Als anys 1970, la resolució d'un microscopi electrònic de transmissió era d'uns 0,3 nanòmetres (la resolució de l'ull humà era d'uns 0,1 mil·límetres). Actualment, els microscopis electrònics tenen un augment de més de 3 milions de vegades, mentre que els microscopis òptics tenen un augment d'unes 2000 vegades. Per tant, els microscopis electrònics poden observar directament la xarxa atòmica ordenada de certs àtoms i cristalls de metalls pesants.
Tot i que els microscopis electrònics tenen una resolució molt millor que els microscopis òptics, són difícils d'observar els organismes vius a causa de la seva necessitat de treballar en condicions de buit, i la irradiació del feix d'electrons també pot causar danys per radiació a les mostres biològiques. Altres qüestions, com ara la millora de la brillantor del canó d'electrons i la qualitat de la lent d'electrons, també s'han d'estudiar més.
La resolució és un indicador important de la microscòpia electrònica, que està relacionada amb l'angle del con i la longitud d'ona del feix d'electrons que travessa la mostra. La longitud d'ona de la llum visible és d'aproximadament {{0}} nanòmetres, mentre que la longitud d'ona del feix d'electrons està relacionada amb la tensió d'acceleració. Quan la tensió d'acceleració és de 50-100 kV, la longitud d'ona del feix d'electrons és d'aproximadament 0,0053-0,0037 nanòmetres. A causa del fet que la longitud d'ona del feix d'electrons és molt menor que la longitud d'ona de la llum visible, fins i tot si l'angle del con del feix d'electrons és només l'1% del d'un microscopi òptic, la resolució del microscopi electrònic encara és molt millor que el d'un microscopi òptic.
El microscopi electrònic consta de tres parts: un tub mirall, un sistema de buit i un armari elèctric. El canó de la lent està format principalment per pistoles electròniques, lents electròniques, bastidors de mostres, pantalles fluorescents i mecanismes de càmera, que solen muntar-se en una columna de dalt a baix; El sistema de buit es compon de bombes de buit mecàniques, bombes de difusió i vàlvules de buit, i està connectat al tub mirall mitjançant una canonada d'extracció d'aire; L'armari d'alimentació es compon d'un generador d'alta tensió, estabilitzador de corrent d'excitació i diverses unitats de regulació i control.
Una lent electrònica és un component important del tub d'un microscopi electrònic. Utilitza un camp elèctric o magnètic espacial simètric a l'eix del tub per doblegar la trajectòria dels electrons cap a l'eix, formant un focus. La seva funció és similar a la d'una lent convexa de vidre per enfocar el feix de llum, per això s'anomena lent d'electrons. La majoria dels microscopis electrònics moderns utilitzen lents electromagnètiques, que enfocan els electrons a través d'un camp magnètic fort generat per un corrent d'excitació de CC estable que passa per una bobina amb sabates de pols.
Un canó d'electrons és un component format per un càtode calent de filferro de tungstè, una porta i un càtode. Pot emetre i formar feixos d'electrons amb velocitat uniforme, de manera que l'estabilitat de la tensió d'acceleració no és inferior a una mil·lèsima.
El feix d'electrons d'un microscopi electrònic d'escaneig no travessa la mostra i només explora i excita electrons secundaris a la superfície de la mostra. El cristall de centelleig col·locat al costat de la mostra rep aquests electrons secundaris i modula la intensitat del feix d'electrons del tub d'imatge després de l'amplificació, canviant així la brillantor de la pantalla fluorescent del tub d'imatge. La bobina de deflexió del tub d'imatge es sincronitza amb el feix d'electrons a la superfície de la mostra per a l'escaneig, de manera que la pantalla fluorescent del tub d'imatge mostra la imatge morfològica de la superfície de la mostra, que és similar al principi de funcionament de la televisió industrial.
La resolució d'un microscopi electrònic d'escaneig depèn principalment del diàmetre del feix d'electrons a la superfície de la mostra. L'ampliació és la relació entre l'amplitud d'escaneig del tub d'imatge i l'amplitud d'escaneig de la mostra, que pot canviar contínuament de desenes de vegades a centenars de milers de vegades. La microscòpia electrònica d'escaneig no requereix mostres molt fines; Les imatges tenen un fort sentit de l'estereoscòpia; Pot analitzar la composició de substàncies utilitzant informació com ara electrons secundaris, electrons absorbits i raigs X generats per la interacció entre feixos d'electrons i substàncies.
El canó d'electrons i el condensador d'un microscopi electrònic d'escaneig són aproximadament els mateixos que els d'un microscopi electrònic de transmissió, però per tal de fer el feix d'electrons més fi, s'afegeixen una lent objectiu i un astigmatitzador sota el condensador i dos conjunts de perpendiculars mútuament. Les bobines d'escaneig també s'instal·len dins de la lent de l'objectiu. La cambra de mostra sota la lent de l'objectiu està equipada amb un plat de mostra que es pot moure, girar i inclinar.
