Mikroskop elektronowy
Mikroskop elektronowy to urządzenie, które wykorzystuje wiązkę elektronów do obrazowania struktury materii na poziomie atomowym. Wyższa energia elektronów prowadzi do krótszej długości fali i większej rozdzielczości. Próbki są umieszczane w próżni i często pokrywane cienką warstwą metalu. Pierwszy mikroskop elektronowy został skonstruowany w 1931 roku przez Ernsta Ruskę i Maksa Knolla w Berlinie.
Podstawy fizyczne
Kluczowym parametrem mikroskopu elektronowego jest zdolność rozdzielcza, definiująca najmniejsze szczegóły, jakie można zaobserwować. W mikroskopach optycznych ograniczeniem jest dyfrakcja, co sprawia, że granica rozdzielczości wynosi około 200 nm. Zjawiska związane z efektem fotoelektrycznym i dwoistą naturą światła oraz cząstek elementarnych, zaproponowane przez Alberta Einsteina i Louisa de Broglie, wpłynęły na rozwój mikroskopii elektronowej.
Typy mikroskopów elektronowych
- Mikroskopy zwykłe: Analizują duży obszar powierzchni próbki jednocześnie.
- Mikroskopy skaningowe: Analizują niewielki obszar, tworząc obraz punkt po punkcie.
Elektronowy mikroskop transmisyjny
Elektronowy mikroskop transmisyjny (TEM) rejestruje elektrony przechodzące przez cienką próbkę (o grubości poniżej 0,1 μm). Kluczowym elementem jest kolumna mikroskopu z działo elektronowym, które przyspiesza elektrony. Wysokie napięcie zwiększa pęd elektronów, co przekłada się na krótsze długości fal. Mikroskopy TEM mogą również korzystać z detektorów EDS i WDS do analizy składu chemicznego próbki.
Elektronowy mikroskop skaningowy
Mikroskopy skaningowe przeglądają powierzchnię próbki punkt po punkcie, co pozwala na uzyskanie obrazów o wysokiej rozdzielczości. Proces ten polega na odchylaniu wiązki elektronów na powierzchni próbki i rejestrowaniu uwolnionych elektronów.
Mikroskop jonowy
Mikroskopy jonowe wykorzystują jony zamiast elektronów, co pozwala na zmniejszenie efektów falowych.
Zastosowania
Mikroskopy elektronowe znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach nauki, umożliwiając uzyskiwanie szczegółowych obrazów. Wymagają jednak próżni, co może być problematyczne w przypadku próbek biologicznych. W mikroskopii transmisyjnej często tworzy się repliki pokryte metalem, co zwiększa trwałość próbek, a w mikroskopii skaningowej pozwala na zachowanie oryginalnej próbki.
