Vantagens do microscópio eletrônico e do microscópio óptico
O microscópio eletrônico é um instrumento baseado nos princípios da óptica eletrônica, que usa feixes de elétrons e lentes em vez de feixes de luz e lentes ópticas para obter imagens das estruturas finas da matéria em ampliações muito altas.
A capacidade de resolução de um microscópio eletrônico é representada pela pequena distância entre dois pontos adjacentes que ele consegue distinguir. Na década de 197, a resolução de um microscópio eletrônico de transmissão era de cerca de 0,3 nanômetros (a resolução do olho humano era de cerca de 0,1 milímetros). Hoje em dia, os microscópios eletrônicos têm uma ampliação de mais de 3 milhões de vezes, enquanto os microscópios ópticos têm uma ampliação de cerca de 2.000 vezes. Portanto, os microscópios eletrônicos podem observar diretamente a rede atômica bem organizada de certos átomos e cristais de metais pesados.
Embora os microscópios eletrônicos tenham uma resolução muito melhor do que os microscópios ópticos, eles são difíceis de observar organismos vivos devido à necessidade de trabalhar sob condições de vácuo, e a irradiação por feixe de elétrons também pode causar danos por radiação às amostras biológicas. Outras questões, como a melhoria do brilho do canhão de elétrons e da qualidade das lentes eletrônicas, também precisam ser mais estudadas.
A resolução é um indicador importante da microscopia eletrônica, que está relacionada ao ângulo do cone e ao comprimento de onda do feixe de elétrons que passa pela amostra. O comprimento de onda da luz visível é de aproximadamente {{0}} nanômetros, enquanto o comprimento de onda do feixe de elétrons está relacionado à tensão de aceleração. Quando a tensão de aceleração é 50-100 kV, o comprimento de onda do feixe de elétrons é de aproximadamente 0,0053-0,0037 nanômetros. Devido ao fato de que o comprimento de onda do feixe de elétrons é muito menor que o comprimento de onda da luz visível, mesmo que o ângulo do cone do feixe de elétrons seja apenas 1% daquele de um microscópio óptico, a resolução do microscópio eletrônico ainda é muito maior. melhor do que um microscópio óptico.
O microscópio eletrônico consiste em três partes: um tubo espelhado, um sistema de vácuo e um gabinete de energia. O cilindro da lente consiste principalmente em armas eletrônicas, lentes eletrônicas, racks de amostras, telas fluorescentes e mecanismos de câmera, que geralmente são montados em uma coluna de cima para baixo; O sistema de vácuo é composto por bombas de vácuo mecânicas, bombas de difusão e válvulas de vácuo, e é conectado ao tubo espelho através de uma tubulação de extração de ar; O gabinete de energia é composto por um gerador de alta tensão, estabilizador de corrente de excitação e várias unidades de regulação e controle.
Uma lente eletrônica é um componente importante no tubo de um microscópio eletrônico. Ele usa um campo elétrico ou magnético espacial simétrico ao eixo do tubo para curvar a trajetória do elétron em direção ao eixo, formando um foco. Sua função é semelhante à de uma lente convexa de vidro para focar o feixe de luz, por isso é chamada de lente eletrônica. A maioria dos microscópios eletrônicos modernos usa lentes eletromagnéticas, que focam os elétrons através de um forte campo magnético gerado por uma corrente de excitação CC estável que passa por uma bobina com sapatas polares.
Um canhão de elétrons é um componente composto por um cátodo quente de fio de tungstênio, uma porta e um cátodo. Ele pode emitir e formar feixes de elétrons com velocidade uniforme, portanto, a estabilidade da tensão de aceleração não deve ser inferior a um milésimo.
O feixe de elétrons de um microscópio eletrônico de varredura não passa pela amostra e apenas varre e excita elétrons secundários na superfície da amostra. O cristal de cintilação colocado ao lado da amostra recebe esses elétrons secundários e modula a intensidade do feixe de elétrons do tubo de imagem após a amplificação, alterando assim o brilho da tela fluorescente do tubo de imagem. A bobina de deflexão do tubo de imagem é sincronizada com o feixe de elétrons na superfície da amostra para varredura, de modo que a tela fluorescente do tubo de imagem exibe a imagem morfológica da superfície da amostra, que é semelhante ao princípio de funcionamento da televisão industrial.
A resolução de um microscópio eletrônico de varredura depende principalmente do diâmetro do feixe de elétrons na superfície da amostra. A ampliação é a razão entre a amplitude de varredura no tubo de imagem e a amplitude de varredura na amostra, que pode mudar continuamente de dezenas de vezes a centenas de milhares de vezes. A microscopia eletrônica de varredura não requer amostras muito finas; As imagens têm um forte sentido de estereoscopia; Ele pode analisar a composição de substâncias usando informações como elétrons secundários, elétrons absorvidos e raios X gerados pela interação entre feixes de elétrons e substâncias.
O canhão de elétrons e o condensador de um microscópio eletrônico de varredura são aproximadamente os mesmos de um microscópio eletrônico de transmissão, mas para tornar o feixe de elétrons mais fino, uma lente objetiva e um astigmatizador são adicionados sob o condensador, e dois conjuntos de feixes de elétrons mutuamente perpendiculares. bobinas de varredura também são instaladas dentro da lente objetiva. A câmara de amostra abaixo da lente objetiva está equipada com um estágio de amostra que pode ser movido, girado e inclinado.
