Elektronmikroskopet representerer en betydelig variasjon av det klassiske mikroskopet. Ved hjelp av elektroner kan den avbilde overflaten eller det indre av et objekt.
Hva er et elektronmikroskop?
Elektronmikroskopet representerer en betydelig variasjon av det klassiske mikroskopet. I tidligere tider var elektronmikroskopet også kjent som supermikroskop. Det fungerer som et vitenskapelig instrument der gjenstander kan forstørres billedlig ved anvendelse av elektroniske stråler, noe som muliggjør grundigere undersøkelser. Mye høyere oppløsninger kan oppnås med et elektronmikroskop enn med et lysmikroskop. Lysmikroskoper kan i beste fall oppnå en forstørrelse på to tusen ganger. Imidlertid, hvis avstanden mellom to punkter er mindre enn halvparten av lysets bølgelengde, er det menneskelige øye ikke lenger i stand til å skille dem separat. Et elektronmikroskop oppnår derimot en forstørrelse på 1: 1,000,000. Dette kan tilskrives det faktum at bølgene i elektronmikroskopet er betydelig kortere enn lysbølgene. For å eliminere forstyrrende luft molekyler, er elektronstrålen fokusert på objektet i et vakuum av massive elektriske felt. Det første elektronmikroskopet ble utviklet i 1931 av de tyske elektroingeniørene Ernst Ruska (1906-1988) og Max Knoll (1897-1969). I utgangspunktet fungerte imidlertid små metallgitter i stedet for elektron-gjennomsiktige gjenstander som bilder. Ernst Ruska konstruerte også det første elektronmikroskopet som ble brukt til kommersielle formål i 1938. I 1986 mottok Ruska Nobelprisen i fysikk for sitt supermikroskop. Gjennom årene har elektronmikroskopi kontinuerlig blitt utsatt for nye design og tekniske forbedringer, slik at det i dag er umulig å forestille seg vitenskap uten elektronmikroskopet.
Former, typer og slag
De viktigste grunnleggende typene elektronmikroskop inkluderer skanningelektronmikroskopet (SEM) og overføringselektronmikroskopet (TEM). Skannelektronmikroskopet skanner en tynn elektronstråle over en solid gjenstand. Elektroner eller andre signaler som dukker opp igjen fra objektet eller er tilbakespredte, kan oppdages synkront. Den oppdagede strømmen bestemmer intensitetsverdien til pikselet som elektronstrålen skanner. Som regel kan de bestemte dataene vises på en tilkoblet skjerm. På denne måten er brukeren i stand til å følge oppbyggingen av bildet i sanntid. Når du skanner med elektroniske stråler, er elektronmikroskopet begrenset til overflaten av objektet. For visualisering leder instrumentet bildene over en fluorescerende skjerm. Etter fotografering kan bildene forstørres opp til 1: 200,000 XNUMX. Når du bruker et overføringselektronmikroskop, med opprinnelse fra Ernst Ruska, bestråles objektet som skal undersøkes, og som må ha en passende tynnhet, av elektronene. Den passende tykkelsen på objektet varierer fra noen få nanometer til flere mikrometer, som avhenger av atomnummeret til atomene til objektmaterialet, ønsket oppløsning og nivået på akselerasjonsspenningen. Jo lavere akselerasjonsspenningen og jo høyere atomnummer, jo tynnere må objektet være. Bildet av overføringselektronmikroskopet dannes av de absorberte elektronene. Andre undertyper av elektronmikroskopet inkluderer kyroelektronmikroskopet (KEM), som brukes til å studere komplekse proteinstrukturer, og høyspentelektronmikroskopet, som har en veldig høy akselerasjonsmargin. Den brukes til å avbilde omfattende gjenstander.
Struktur og driftsmåte
Strukturen til et elektronmikroskop ser ut til å ha lite til felles med et lysmikroskop på innsiden. Likevel er det paralleller. For eksempel er elektronpistolen plassert på toppen. I det enkleste tilfellet kan dette være en wolframtråd. Dette varmes opp og sender ut elektroner. Elektronstrålen er fokusert av elektromagneter, som har en ringlignende form. Elektromagnetene ligner linsene i et lysmikroskop. Den fine elektronstrålen er nå i stand til uavhengig å slå elektroner ut av prøven. Elektronene samles deretter opp igjen av en detektor, hvorfra et bilde kan genereres. Hvis elektronstrålen ikke beveger seg, kan bare ett punkt avbildes. Hvis skanning av en overflate skjer, skjer det en endring. Elektronstrålen avbøyes av elektromagneter og styres linje for linje over objektet som skal undersøkes. Denne skanningen muliggjør et forstørret og høyoppløselig bilde av objektet. Hvis sensoren ønsker å komme enda nærmere objektet, trenger han bare å redusere området som elektronstrålen skannes fra. Jo mindre skanneområdet er, desto større vises objektet. Det første elektronmikroskopet som ble konstruert forstørret de undersøkte gjenstandene 400 ganger. I moderne tid kan instrumentene forstørre et objekt 500,000 ganger.
Medisinske og helsemessige fordeler
For medisin og vitenskapelige grener som biologi er elektronmikroskopet en av de viktigste oppfinnelsene. Dermed kan fantastiske eksamensresultater oppnås med instrumentet. Spesielt viktig for medisin var det faktum at virus kunne nå også undersøkes med et elektronmikroskop. Virus, for eksempel, er mange ganger mindre enn bakterie, slik at de ikke kan avbildes i detalj av et lysmikroskop. Heller ikke innsiden av en celle kan forstås i detalj med lysmikroskoper. Dette endret seg imidlertid med elektronmikroskopet. I dag er farlige sykdommer som AIDS (HIV) eller rabies kan undersøkes mye bedre med elektroniske mikroskop. Elektronmikroskopet har imidlertid også noen ulemper. For eksempel kan de undersøkte gjenstandene påvirkes av elektronstrålen på grunn av oppvarming eller fordi de hastige elektronene kolliderer med komplette atomer. I tillegg er anskaffelses- og vedlikeholdskostnadene til et elektronmikroskop veldig høye. Av denne grunn brukes instrumentene hovedsakelig av forskningsinstitutter eller private tjenesteleverandører.
