elektrónový mikroskop

elektrónový mikroskop predstavuje dôležitý variant klasického mikroskopu a pomocou elektrónov dokáže zobraziť povrch alebo vnútro objektu.

Čo je to elektrónový mikroskop?

V skorších dobách sa nazýval aj elektrónový mikroskop Cez mikroskop, Slúži ako vedecký nástroj, ktorý umožňuje vizuálne zväčšenie predmetov pomocou elektronických lúčov, čo umožňuje dôkladnejšie preskúmanie.

S elektrónovým mikroskopom je možné dosiahnuť oveľa vyššie rozlíšenie ako pri svetelnom mikroskope. V najlepšom prípade môžu svetelné mikroskopy dosiahnuť dvojnásobné zväčšenie. Ak je vzdialenosť medzi dvoma bodmi menšia ako polovica svetelnej vlnovej dĺžky, ľudské oko ich už viac nedokáže vidieť.

Na druhej strane elektrónový mikroskop dosahuje zväčšenie 1: 1 000 000. Dá sa to vysledovať až k tomu, že vlny elektrónového mikroskopu sú podstatne kratšie ako vlny svetla. Aby sa odstránili rušivé molekuly vzduchu, elektrónový lúč je zameraný na objekt vo vákuu pomocou masívnych elektrických polí.

Prvý elektrónový mikroskop vytvorili v roku 1931 nemeckí elektrotechnici Ernst Ruska (1906-1988) a Max Knoll (1897-1969). Spočiatku sa však ako obrázky nepoužívali žiadne elektricky priehľadné objekty, ale malé mriežky vyrobené z kovu. Ernst Ruska tiež postavil prvý elektrónový mikroskop v roku 1938, ktorý sa používal na komerčné účely. V roku 1986 získala Ruska za svoj super mikroskop mikroskopickú Nobelovu cenu za fyziku.

V priebehu rokov bola elektrónová mikroskopia neustále vystavovaná novým dizajnom a technickým vylepšeniam, takže sa elektrónový mikroskop stal dnes nepostrádateľnou súčasťou vedy.

Tvary, typy a typy

Medzi najdôležitejšie základné typy elektrónových mikroskopov patrí skenovací elektrónový mikroskop (SEM) a transmisný elektrónový mikroskop (TEM). Skenovací elektrónový mikroskop skenuje tenký elektrónový lúč cez masívny objekt. Elektróny alebo iné signály, ktoré sa objavia v objekte alebo sú rozptýlené dozadu, sa dajú zistiť synchrónne. Hodnota intenzity obrazového bodu, ktorú detekuje elektrónový lúč, je určená detekovaným prúdom.

Zistené údaje sa spravidla môžu zobrazovať na pripojenej obrazovke. Týmto spôsobom je užívateľ schopný sledovať štruktúru obrazu v reálnom čase. Pri skenovaní pomocou elektronických lúčov je elektrónový mikroskop obmedzený na povrch objektu. Na vizualizáciu prístroj nasmeruje obrázky na fluorescenčnú obrazovku. Po nasnímaní obrázkov je možné obrázky zväčšiť až na 1: 200 000.

Pri použití transmisného elektrónového mikroskopu, ktorý vyrobila Ernstská, je predmet, ktorý musí byť primerane tenký, ožiarený elektrónmi. Vhodná hrúbka predmetu sa pohybuje medzi niekoľkými nanometrmi a niekoľkými mikrometrami, čo závisí od atómového čísla atómov materiálu predmetu, požadovaného rozlíšenia a úrovne urýchľovacieho napätia. Čím nižšie je zrýchľovacie napätie a čím vyššie je atómové číslo, tým musí byť objekt tenší. Obrázok transmisného elektrónového mikroskopu je vytvorený absorbovanými elektrónmi.

Ďalšími podtypmi elektrónového mikroskopu sú cyroelektrónový mikroskop (KEM), ktorý sa používa na skúmanie zložitých proteínových štruktúr, a vysokonapäťový elektrónový mikroskop, ktorý má veľmi vysoký rozsah zrýchlenia. Používa sa na zobrazenie veľkých objektov.

Štruktúra a funkčnosť

Zdá sa, že štruktúra elektrónového mikroskopu má málo spoločného so svetelným mikroskopom. Existujú však paralely. Elektrónová pištoľ je umiestnená na vrchu. V najjednoduchšom prípade to môže byť volfrámový drôt. To je zahrievané a emituje elektróny. Elektrónový lúč je zaostrený elektromagnetmi, ktoré majú prstencový tvar. Elektromagnety sú podobné šošovkám svetelného mikroskopu.

Jemný elektrónový lúč je teraz schopný samostatne vyradiť elektróny zo vzorky. Elektróny sú potom znova zachytené detektorom, z ktorého je možné vygenerovať obraz. Ak sa elektrónový lúč nepohybuje, je možné zobraziť iba jeden bod. Ak je však oblasť skenovaná, dôjde k zmene. Elektrónový lúč je odklonený elektromagnetmi a vedený riadok po linke cez objekt, ktorý má byť skúmaný. Toto skenovanie umožňuje zväčšený obraz objektu vo vysokom rozlíšení.

Ak sa examinátor chce priblížiť k objektu, musí zmenšiť iba oblasť, z ktorej sa sníma elektrónový lúč. Čím je menšia oblasť skenovania, tým väčší je objekt.

Prvý elektrónový mikroskop, ktorý sa má skonštruovať, zväčšil 400-krát zväčšené objekty. V súčasnosti môžu tieto nástroje 500 000-krát zväčšiť predmet.

Výhody pre zdravie a zdravie

Elektrónový mikroskop je jedným z najdôležitejších vynálezov pre medicínu a vedecké oblasti, ako je biológia. S prístrojom je možné dosiahnuť fantastické výsledky vyšetrení.

Obzvlášť dôležité pre medicínu bola skutočnosť, že vírusy sa teraz dajú skúmať aj elektrónovým mikroskopom. Vírusy sú mnohokrát menšie ako baktérie, takže ich nemožno pomocou svetelného mikroskopu podrobne zobraziť.

Svetelným mikroskopom nie je možné presne preskúmať vnútornú časť bunky. S elektrónovým mikroskopom sa to však zmenilo. V súčasnosti je možné pomocou elektronických mikroskopov oveľa lepšie preskúmať nebezpečné choroby, ako je AIDS (HIV) alebo besnota.

Elektrónový mikroskop má však aj určité nevýhody. Napríklad skúmané objekty môžu byť ovplyvnené elektrónovým lúčom, pretože sa zahrievajú alebo sa rýchle elektróny zrážajú s celými atómami. Okrem toho sú náklady na obstaranie a údržbu elektrónového mikroskopu veľmi vysoké. Z tohto dôvodu tieto nástroje používajú najmä výskumné ústavy alebo súkromní poskytovatelia služieb.