Els avantatges de la microscòpia electrònica i la microscòpia òptica
Un submicroscopi és un instrument que utilitza feixos i lents d'electrons en comptes de feixos de llum i lents òptiques basats en els principis de l'òptica electrònica, per imaginar les estructures fines de la matèria amb augments molt elevats.
La resolució d'un microscopi electrònic es representa per la petita distància entre dos punts adjacents que pot distingir. Als anys 1970, la resolució de la microscòpia electrònica 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 en els àtoms i cristalls de certs metalls pesants.
L'any 1931, Knorr i Ruska d'Alemanya van modificar un oscil·loscopi d'alta tensió amb una font d'electrons de descàrrega de càtode fred i tres lents d'electrons, i van obtenir imatges augmentades més de deu vegades, confirmant la possibilitat d'imatges d'ampliació del microscopi electrònic. L'any 1932, amb la millora de Ruska, la resolució dels microscopis electrònics va arribar als 50 nanòmetres, que era unes deu vegades la resolució dels microscopis òptics en aquell moment. Com a resultat, els microscopis electrònics van començar a rebre atenció.
Als anys 1940, Hill als Estats Units va compensar l'asimetria rotacional de les lents d'electrons amb un astigmatitzador, donant lloc a un nou avenç en la resolució dels microscopis electrònics i assolint gradualment els nivells moderns. A la Xina, el 1958 es va desenvolupar amb èxit un microscopi electrònic de transmissió amb una resolució de 3 nanòmetres. El 1979 també es va desenvolupar un microscopi electrònic gran amb una resolució de 0,3 nanòmetres.
Tot i que la resolució dels microscopis electrònics és molt superior a la dels microscopis òptics, són difícils d'observar els organismes vius a causa de la 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 requereixen més investigacions.
La resolució és un indicador important de la microscòpia electrònica, que està relacionada amb l'angle del con incident i la longitud d'ona del feix d'electrons que travessa la mostra. La longitud d'ona de la llum visible és d'uns {{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'uns 0,0053-0,0037 nanòmetres. A causa del fet que la longitud d'ona del feix d'electrons és molt menor que la 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 és encara molt millor. que el d'un microscopi òptic.
El microscopi electrònic consta de tres parts: un tub, un sistema de buit i un armari elèctric. El canó del mirall consisteix principalment en components com ara un canó d'electrons, una lent d'electrons, un suport de mostres, una pantalla fluorescent i un mecanisme de fotografia, que solen muntar-se en un cilindre de dalt a baix; El sistema de buit consta d'una bomba de buit mecànica, una bomba de difusió i una vàlvula de buit, que es connecten al tub mirall mitjançant una canonada d'extracció; L'armari d'alimentació consta d'un generador d'alta tensió, estabilitzador de corrent d'excitació i diverses unitats de regulació i control.
Una sublent 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 electrons amb 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.
