Elektrónový mikroskop predstavuje významnú variáciu klasického mikroskopu. Pomocou elektrónov dokáže zobraziť povrch alebo vnútro objektu.
Čo je to elektrónový mikroskop?
Elektrónový mikroskop predstavuje významnú variáciu klasického mikroskopu. V skorších dobách bol elektrónový mikroskop známy aj ako supermikroskop. Slúži ako vedecký prístroj, pomocou ktorého je možné pomocou aplikácie elektronických lúčov obrazovo zväčšovať objekty, čo umožňuje dôkladnejšie preskúmanie. Oveľa vyššie rozlíšenie je možné dosiahnuť pomocou elektrónového mikroskopu ako pomocou svetelného mikroskopu. Svetelné mikroskopy môžu v lepšom prípade dosiahnuť dvetisícnásobné zväčšenie. Ak je však vzdialenosť medzi dvoma bodmi menšia ako polovica vlnovej dĺžky svetla, ľudské oko ich už nedokáže rozlíšiť osobitne. Elektrónový mikroskop naopak dosahuje zväčšenie 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX. To možno pripísať skutočnosti, že vlny elektrónového mikroskopu sú podstatne kratšie ako vlny svetla. Aby sa zabránilo rušivému vzduchu molekuly, elektrónový lúč je zameraný na objekt vo vákuu pomocou masívnych elektrických polí. Prvý elektrónový mikroskop vyvinuli v roku 1931 nemeckí elektrotechnici Ernst Ruska (1906-1988) a Max Knoll (1897-1969). Spočiatku však ako obrázky slúžili skôr malé kovové mriežky ako elektrónovo priehľadné predmety. Ernst Ruska skonštruoval prvý elektrónový mikroskop používaný na komerčné účely v roku 1938. V roku 1986 získala Ruska za svoj supermikroskop Nobelovu cenu za fyziku. V priebehu rokov bola elektrónová mikroskopia neustále podrobovaná novým dizajnom a technickým vylepšeniam, takže v súčasnosti je nemožné si predstaviť vedu bez elektrónového mikroskopu.
Tvary, typy a druhy
Medzi hlavné základné typy elektrónového mikroskopu patrí skenovací elektrónový mikroskop (SEM) a transmisný elektrónový mikroskop (TEM). Skenovací elektrónový mikroskop skenuje tenký elektrónový lúč cez pevný predmet. Elektróny alebo iné signály, ktoré sa znovu objavia z objektu alebo sú spätne rozptýlené, je možné detekovať synchrónne. Zistený prúd určuje hodnotu intenzity pixelu, ktorý sníma elektrónový lúč. Stanovené údaje je možné spravidla zobraziť na pripojenej obrazovke. Týmto spôsobom je používateľ schopný sledovať vytváranie obrazu v reálnom čase. Pri skenovaní pomocou elektronických lúčov je elektrónový mikroskop obmedzený na povrch objektu. Na vizualizáciu prístroj usmerňuje obrázky na fluorescenčnú obrazovku. Po fotografovaní je možné obrázky zväčšiť až do 1: 200,000 XNUMX. Pri použití transmisného elektrónového mikroskopu, ktorý vytvoril Ernst Ruska, je objekt, ktorý sa má skúmať a ktorý musí mať primeranú tenkosť, ožiarený elektrónmi. Vhodná hrúbka predmetu sa pohybuje od niekoľkých nanometrov do niekoľkých mikrometrov, čo závisí od atómového počtu atómov materiálu predmetu, požadovaného rozlíšenia a úrovne akceleračného napätia. Čím je akceleračné napätie nižšie a čím vyššie je atómové číslo, tým musí byť predmet tenší. Obraz transmisného elektrónového mikroskopu tvoria absorbované elektróny. Medzi ďalšie podtypy elektrónového mikroskopu patrí kyroelektrónový mikroskop (KEM), ktorý sa používa na štúdium zložitých proteínových štruktúr, a vysokonapäťový elektrónový mikroskop, ktorý má veľmi vysokú mieru akcelerácie. Používa sa na zobrazenie rozsiahlych objektov.
Štruktúra a režim činnosti
Zdá sa, že štruktúra elektrónového mikroskopu má málo spoločného so svetelným mikroskopom vo vnútri. Napriek tomu existujú paralely. Napríklad elektrónová pištoľ je umiestnená na vrchu. V najjednoduchšom prípade to môže byť volfrámový drôt. Toto je zahrievané a vysielajú elektróny. Elektrónový lúč je zaostrený elektromagnetmi, ktoré majú prstencový tvar. Elektromagnety sú podobné ako šošovky vo svetelnom mikroskope. Jemný elektrónový lúč je teraz schopný nezávisle vyraziť elektróny zo vzorky. Elektróny sú potom opäť zhromaždené detektorom, z ktorého možno vytvoriť obraz. Ak sa elektrónový lúč nepohybuje, je možné zobraziť iba jeden bod. Ak však dôjde k skenovaniu povrchu, dôjde k zmene. Elektrónový lúč je vychýlený elektromagnetmi a vedený čiarou po čiare cez objekt, ktorý sa má skúmať. Toto skenovanie umožňuje zväčšiť obrázok objektu vo vysokom rozlíšení. Ak sa skúšajúci chce dostať ešte bližšie k objektu, stačí, aby zmenšil plochu, z ktorej je skenovaný elektrónový lúč. Čím menšia je oblasť skenovania, tým väčší je objekt. Prvý skonštruovaný elektrónový mikroskop zväčšil skúmané objekty 400-krát. V modernej dobe môžu prístroje zväčšiť objekt aj 500,000 XNUMX-krát.
Lekárske a zdravotné výhody
Pre medicínu a vedné odbory, ako je biológia, je elektrónový mikroskop jedným z najdôležitejších vynálezov. S prístrojom tak možno získať fantastické výsledky vyšetrenia. Pre medicínu bola obzvlášť dôležitá skutočnosť vírusy sa teraz dajú skúmať aj elektrónovým mikroskopom. vírusysú napríklad mnohokrát menšie ako baktérie, takže sa nedajú podrobne zobraziť svetelným mikroskopom. Svetelný mikroskop nemôže podrobne pochopiť ani vnútro bunky. To sa však zmenilo pomocou elektrónového mikroskopu. V dnešnej dobe sa vyskytujú nebezpečné choroby ako napr AIDS (HIV) alebo besnota sa dá oveľa lepšie vyšetriť pomocou elektronických mikroskopov. Elektrónový mikroskop má však aj určité nevýhody. Napríklad skúmané objekty môžu byť ovplyvnené elektrónovým lúčom z dôvodu zahrievania alebo preto, že rýchlo sa pohybujúce elektróny kolidujú s úplnými atómami. Okrem toho sú náklady na obstaranie a údržbu elektrónového mikroskopu veľmi vysoké. Z tohto dôvodu prístroje používajú hlavne výskumné ústavy alebo súkromní poskytovatelia služieb.
