Τι είναι ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο;

Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι ένας τύπος μικροσκοπίου που χρησιμοποιεί ηλεκτρόνια και όχι φωτόνια mdash;Ως συμβατικό μικροσκόπιο φωτός κάνει mdash;για απεικόνιση.Επειδή τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρότερο μήκος κύματος από τα φωτόνια, παρέχουν πολύ μεγαλύτερη μεγέθυνση.Τα ηλεκτρόνια είναι οι μικροσκοπικοί "δορυφόροι" που περιστρέφουν τον ατομικό πυρήνα και μεταφέρουν ηλεκτρικό φορτίο - αυτά τα σωματίδια είναι τόσο μικρά ώστε στη φυσική που συχνά διαμορφώνονται ως σημεία.Ωστόσο, τα ελαφριά κύματα είναι πολύ μεγαλύτερα, με μήκος κύματος περίπου 500 νανόμετρων για το πράσινο χρώμα, για παράδειγμα.

Τα καλύτερα οπτικά μικροσκόπια προσφέρουν μόνο 2000x μεγέθυνση ενός δείγματος, ενώ ορισμένα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να μεγεθύνουν ένα δείγμα κατά 50 εκατομμύρια φορές.Αντίθετα, τα 2 εκατομμύρια φορές είναι πιο χαρακτηριστικά.Αυτό λειτουργεί σε όριο ανάλυσης περίπου 0,1 νανόμετρων, επιτρέποντας την παρατήρηση μεμονωμένων ατόμων σε μια επιφάνεια.Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο εφευρέθηκε το 1931, όταν το πρώτο πρωτότυπο εργασίας χτίστηκε από τους Ernst Ruska και Max Knoll.Ο Ρούσκα απονεμήθηκε τελικά το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική (1986) για το επίτευγμά του.

Υπάρχουν τέσσερις τύποι ηλεκτρονικών μικροσκοπίων, τα πρώτα δύο είναι τα πιο συνηθισμένα: το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM), το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ανάκλασης (REM) και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σάρωσης (STEM).

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης είναι το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο καθώς αρχικά εφευρέθηκε.Χρησιμοποιώντας ένα δείγμα που είναι ημιδιαφανές σε ηλεκτρόνια, μια δέσμη ηλεκτρονίων εκτοξεύεται απευθείας μέσω του δείγματος.Ένας δέκτης από την άλλη πλευρά μετρά την πυκνότητα των ηλεκτρονίων σε κάθε μεμονωμένο σημείο και τα μεταγλωττίζει σε μια εικόνα του γκρι.Αυτή είναι η εικόνα του δείγματος.

Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έχει κάπως μικρότερη ανάλυση από ένα TEM, αλλά εξακολουθεί να είναι η πιο δημοφιλής ποικιλία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.Όπως υποδηλώνει το όνομά του, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης σαρώνει μια δέσμη ηλεκτρονίων σε όλο το δείγμα.Αντί να αναλύουν την αρχική δέσμη για πληροφορίες σχετικά με το μακιγιάζ του δείγματος, οι αισθητήρες παραλαμβάνουν δευτερεύοντα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από την επιφάνεια του δείγματος μέσω διέγερσης από την πρωτογενή δέσμη.Αυτό θυσιάζει κάποια ανάλυση για μια 3D εικόνα του δείγματος.Αυτό αξίζει περισσότερο από το εμπόριο, και οι SEMs είναι κατά συνέπεια τα πιο δημοφιλή ηλεκτρονικά μικροσκόπια.

Οι περισσότεροι μικροσκόπια ηλεκτρονίων σάρωσης είναι πολύ δαπανηρά για να αγοράσουν και να διατηρηθούν.Απαιτούν μια σταθερή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, αντλία κενού και πηνία ψύξης.Τα δείγματα πρέπει να προετοιμαστούν, συνήθως με την επικάλυψη τους με ένα λεπτό στρώμα αγώγιμου υλικού όπως ο χρυσός.