Предимства на електронните микроскопи спрямо оптичните микроскопи
Електронният микроскоп е инструмент, който използва електронен лъч и електронна леща вместо светлинен лъч и оптична леща според принципа на електронната оптика, така че фината структура на материала се изобразява при много голямо увеличение.
Разделителната способност на електронния микроскоп се изразява чрез малкото разстояние между две съседни точки, което той може да раздели. През 1970s разделителната способност на трансмисионния електронен микроскоп е била около 0.3 нанометра (разделителната способност на човешкото око е около 0,1 милиметра). В днешно време голямото увеличение на електронния микроскоп е повече от 3 милиона пъти, докато голямото увеличение на оптичния микроскоп е около 2, 000 пъти, така че електронният микроскоп може директно да наблюдава атомите и кристалите на някои тежки метали в добре подредена атомна точкова матрица.
През 1931 г. германците Knorr и Ruska с електронен източник със студен катоден разряд и три електронни лещи модифицираха високоволтов осцилоскоп и получиха увеличение повече от дузина пъти на изображението, потвърждавайки възможността за електронно микроскопско увеличение на изображението. 1932 г., след усъвършенстването на Ruska, разделителната способност на електронния микроскоп достига 50 нанометра, около 10 пъти разделителната способност на оптичния микроскоп по това време, и така електронният микроскоп започва да привлича вниманието на хората.
През 1940-та Хил от Съединените щати използва диспергатор, за да компенсира ротационната асиметрия на електронната леща, така че разделителната способност на електронния микроскоп има нов пробив и постепенно достига съвременното ниво. В Китай, през 1958 г., успешното развитие на трансмисионния електронен микроскоп, неговата разделителна способност от 3 нанометра, през 1979 г. и направи разделителната способност от 0,3 нанометра на голям електронен микроскоп.
Въпреки че разделителната способност на електронния микроскоп е много по-добра от оптичния микроскоп, но електронният микроскоп трябва да работи във вакуумни условия, така че е трудно да се наблюдават живите организми и облъчването на електронния лъч ще направи биологичните проби от увреждане от облъчване. Други проблеми, като яркостта на електронния пистолет и подобряването на качеството на електронните лещи, също трябва да продължат да се изучават.
Разделителната способност е важен показател на електронния микроскоп, който е свързан с ъгъла на падане на конуса и дължината на вълната на електронния лъч, преминаващ през пробата. Дължината на вълната на видимата светлина е около {{0}} nm, а дължината на вълната на електронния лъч е свързана с ускоряващото напрежение. Когато ускоряващото напрежение е от 50 до 100 kV, дължината на вълната на електронния лъч е около 0,0053 до 0,0037 nm. Тъй като дължината на вълната на електронния лъч е много по-малка от дължината на вълната на видимата светлина, така че дори ако ъгълът на конуса на електронния лъч е само 1% от оптичния микроскоп, разделителната способност на електронния микроскоп все още е много по-добра от оптичния микроскоп .
Електронният микроскоп се състои от три части: огледална тръба, вакуумна система и захранващ шкаф. Цевта има главно електронен пистолет, електронна леща, държач за проба, флуоресцентен екран и механизъм на камерата и други компоненти, тези компоненти обикновено се сглобяват отгоре надолу в колона; вакуумната система се състои от механична вакуумна помпа, дифузионна помпа и вакуумни клапани и т.н., и чрез помпения тръбопровод, свързан към цевта на огледалото; шкафът за захранване се състои от генератор за високо напрежение, стабилизатор на възбудителен ток и различни регулаторни контролни блокове.
Електронната леща е важна част от цевта на електронния микроскоп, тя е симетрична на оста на цевта на космическото електрическо поле или магнитното поле, така че електронната писта до оста на образуване на фокусирането на ролята на изпъкналото стъкло леща за фокусиране на лъча светлина е подобна на ролята на лещата, така че се нарича електронна леща. Повечето съвременни електронни микроскопи използват електромагнитни лещи чрез много стабилен постоянен ток на възбуждане през намотката с полюсна обувка, генерирана от силното магнитно поле за фокусиране на електроните.
Електронният пистолет е компонент, състоящ се от волфрамов горещ катод, затвор и катод. Той излъчва и образува електронен лъч с еднаква скорост, така че стабилността на ускоряващото напрежение трябва да бъде не по-малко от една част на десет хиляди.
Електронните микроскопи могат да бъдат разделени на трансмисионни електронни микроскопи, сканиращи електронни микроскопи, отразяващи електронни микроскопи и емисионни електронни микроскопи според тяхната структура и употреба. Трансмисионният електронен микроскоп често се използва за наблюдение на тези с обикновени микроскопи, които не могат да разграничат фината структура на материала; Сканиращият електронен микроскоп се използва главно за наблюдение на морфологията на твърдата повърхност, но също и с рентгенов дифрактометър или електронен спектрометър, комбинирани за образуване на електронна микросонда, използвана за анализ на състава на материала; емисионен електронен микроскоп за изследване на повърхността на самоизлъчването на електрони.
