Microscopul atomic Asemănări și deosebiri ale principiului de imagistică a microscopului optic
Pe baza conceptului de optică electronică, un microscop electronic este un dispozitiv care vizualizează detaliile complicate ale substanțelor la măriri extrem de mari folosind fascicule de electroni și lentile de electroni, spre deosebire de fasciculele de lumină și lentilele optice.
Cea mai scurtă distanță pe care o poate face un microscop electronic între două puncte învecinate este folosită pentru a descrie puterea sa de rezoluție. Rezoluția microscoapelor electronice cu transmisie în anii 1970 a fost de aproximativ 0,3 nanometri (puterea de rezoluție a ochiului uman este de aproximativ 0,1 milimetri). Acum că mărirea maximă a microscopului electronic depășește de 3 milioane de ori, în comparație cu mărirea maximă a microscopului optic de numai aproximativ 2000 de ori, este posibil să se observe direct atomii unor metale grele și rețelele atomice ordonate din cristale folosind microscopul electronic.
Când oamenii de știință germani Knorr-Bremse și Ruska au modificat un osciloscop de înaltă tensiune cu o sursă de electroni cu descărcare catod rece și trei lentile de electroni în 1931, au reușit să obțină o imagine care a fost mărită de peste zece ori, confirmând viabilitatea imaginii mărite. folosind un microscop electronic. După progresele lui Ruska, puterea de rezoluție a microscopului electronic a atins 50 de nanometri în 1932, de aproape 10 ori mai mare decât microscopul optic de la acea vreme. Drept urmare, oamenii au început să acorde mai multă atenție microscopului electronic.
Pentru a corecta asimetria de rotație a lentilei de electroni, Hill din Statele Unite a folosit un astigmatizator în anii 1940. Această inovație a ajutat puterea de rezoluție a microscopului electronic să avanseze și, în cele din urmă, să atingă nivelul actual. Un microscop electronic cu transmisie cu o rezoluție de 3 nanometri a fost creat cu succes în China în 1958, iar un microscop electronic mare cu o rezoluție de 0,3 nanometri a fost produs acolo în 1979.
Deși puterea de rezoluție a microscopului electronic este mult mai mare decât cea a microscopului optic, observarea viețuitoarelor este dificilă, deoarece microscopul electronic trebuie să funcționeze în vid, iar iradierea fasciculului de electroni va cauza daune prin radiație probelor biologice. De asemenea, trebuie cercetat în continuare cum să îmbunătățească luminozitatea tunului cu electroni și calibrul lentilei cu electroni, printre altele.
O măsură esențială a microscopiei electronice este puterea de rezoluție, care depinde de unghiul conului incident și de lungimea de undă a fasciculului de electroni pe măsură ce trece prin material. În timp ce lungimea de undă a fasciculelor de electroni este corelată cu tensiunea de accelerare, lungimea de undă a luminii vizibile variază de la 300 la 700 de nanometri. Lungimea de undă a fasciculului de electroni este de aproximativ 0,0053–0,0037 nanometri când tensiunea de accelerare este de 50–100 kV. Chiar dacă unghiul conului fasciculului de electroni este de numai 1% din cel al microscopului optic, puterea de rezoluție a microscopului electronic este totuși semnificativ mai mare decât cea a microscopului optic, deoarece lungimea de undă a fasciculului de electroni este mult mai mică decât lungimea de undă. de lumină vizibilă.
