elektron mikroszkóp

A elektron mikroszkóp a klasszikus mikroszkóp fontos változatát képviseli, elektronok segítségével ábrázolja egy tárgy felületét vagy belsejét.

Mi az elektronmikroszkóp?

A korábbi időkben az elektronmikroszkópot is nevezték Mikroszkóp alatt. Tudományos eszközként szolgál, amely lehetővé teszi az objektumok vizuális kibővítését az elektronikus sugarak alkalmazásával, ami lehetővé teszi az alaposabb vizsgálatot.

Elektronmikroszkóppal sokkal nagyobb felbontást lehet elérni, mint egy fénymikroszkóppal. A legjobb esetben a fénymikroszkópok kétezer nagyítást érhetnek el. Ha a két pont közötti távolság kevesebb, mint a fényhullámhossz fele, az emberi szem nem látja őket külön.

Az elektronmikroszkóp viszont 1: 1 000 000 nagyítást ér el. Ez arra a tényre vezethető vissza, hogy az elektronmikroszkóp hullámai lényegesen rövidebbek, mint a fényhullámok. A zavaró légmolekulák kiküszöbölése érdekében az elektronnyaláb vákuumban hatalmas elektromos mezőkkel fókuszál a tárgyra.

Az első elektronmikroszkópot 1931-ben Ernst Ruska (1906-1988) és Max Knoll (1897-1969) német villamosmérnökök készítették. Kezdetben azonban nem elektron-átlátszó tárgyakat használták képekként, hanem kis fémrácsot. Ernst Ruska 1938-ban elkészítette az első elektronmikroszkópot is, amelyet kereskedelmi célokra használtak fel. 1986-ban Ruska megkapta a fizikai Nobel-díjat szupermikroszkópáért.

Az elektronmikroszkópot az évek során folyamatosan új terveknek és műszaki fejlesztéseknek vetették alá, így az elektronmikroszkóp a mai tudomány elengedhetetlen részévé vált.

Alakok, típusok és típusok

Az elektronmikroszkópok legfontosabb alaptípusai a pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) és az átviteli elektronmikroszkóp (TEM). A pásztázó elektronmikroszkóp vékony elektronnyalábot szkennel be egy hatalmas tárgy fölött. Az objektumból kilépő vagy vissza szétszórt elektronok vagy egyéb jelek szinkronban észlelhetők. Az elektronnyaláb által érzékelt képpont intenzitási értékét az érzékelt áram határozza meg.

A meghatározott adatok általában a csatlakoztatott képernyőn jeleníthetők meg. Ilyen módon a felhasználó valós időben képes követni a kép szerkezetét. Az elektronikus sugarakkal történő szkenneléskor az elektronmikroszkóp a tárgy felületére korlátozódik. A megjelenítés érdekében a műszer a képeket fluoreszkáló képernyőn irányítja. A fényképezés után a képek akár 1: 200 000-ig is nagyíthatók.

Ernst Ruska által készített transzmissziós elektronmikroszkóp használatakor a vizsgált tárgyat, amelynek megfelelően vékonynak kell lennie, az elektronok besugárzzák. Az objektum megfelelő vastagsága néhány nanométer és több mikrométer között változhat, amely függ a tárgy anyag atomszámától, a kívánt felbontástól és a gyorsító feszültség szintjétől. Minél alacsonyabb a gyorsulási feszültség és annál nagyobb az atomi szám, annál vékonyabbnak kell lennie. A transzmissziós elektronmikroszkóp képét az abszorbeált elektronok képezik.

Az elektronmikroszkóp további altípusai a cyroelectron mikroszkóp (KEM), amelyet komplex fehérjeszerkezetek vizsgálatára használnak, és a nagyfeszültségű elektronmikroszkóp, amelynek nagyon nagy a gyorsulási tartománya. Nagy objektumok ábrázolására szolgál.

Felépítés és funkcionalitás

Úgy tűnik, hogy az elektronmikroszkóp felépítése kevés közös a fénymikroszkóppal. De vannak párhuzamok. Az elektronpisztoly a tetején található. A legegyszerűbb esetben ez lehet egy volfrámhuzal. Ezt felmelegítik és elektronokat bocsátanak ki. Az elektronnyalábot gyűrű alakú elektromágnesek fókuszálják. Az elektromágnesek hasonlóak a fénymikroszkópban lévő lencsékhez.

A finom elektronnyaláb képes függetlenül az elektronokat kiüríteni a mintából. Az elektronokat ezután egy detektorral újra elfogják, amelyből kép generálható. Ha az elektronnyaláb nem mozog, csak egy pontot lehet leképezni. Ha azonban egy területet szkennelnek, akkor változás történik. Az elektronnyalábot elektromágnesek alakítják el, és vonalonként vezetik a vizsgált tárgy fölött. Ez a szkennelés lehetővé teszi az objektum nagyított és nagy felbontású képét.

Ha a vizsgáztató közelebb akar lépni az objektumhoz, akkor csak csökkentenie kell azt a területet, ahonnan az elektronnyaláb be van szkennelve. Minél kisebb a szkennelési terület, annál nagyobb az objektum.

Az első megépítendő elektronmikroszkóp a vizsgált tárgyakat 400-szor nagyította meg. Manapság az eszközök akár 500 000-szer is nagyíthatnak egy tárgyat.

Orvosi és egészségügyi előnyök

Az elektronmikroszkóp az orvostudomány és a tudomány, például a biológia egyik legfontosabb találmánya. Fantasztikus vizsgálati eredmények érhetők el a műszerrel.

Különösen fontos volt a gyógyászat számára, hogy a vírusokat elektronmikroszkóppal is meg lehet vizsgálni. A vírusok sokszor kisebbek, mint a baktériumok, tehát fénymikroszkóppal nem mutathatók ki részletesen.

A sejt belsejét a fénymikroszkóppal sem lehet pontosan feltárni. Az elektronmikroszkóppal azonban ez megváltozott. Manapság az olyan veszélyes betegségek, mint az AIDS (HIV) vagy a veszettség sokkal jobban felfedezhetők az elektronikus mikroszkópok segítségével.

Az elektronmikroszkópnak azonban vannak hátrányai is. Például a vizsgált tárgyakat befolyásolhatja az elektronnyaláb, mert felmelegszik, vagy a gyors elektronok ütköznek a teljes atomokkal. Ezen túlmenően az elektronmikroszkóp beszerzési és karbantartási költségei nagyon magasak. Ezért az eszközöket főként kutatóintézetek vagy magánszolgáltatók használják.