Vantagens da microscopia eletrônica sobre a microscopia óptica
Um microscópio eletrônico é um instrumento que usa feixes de elétrons e lentes eletrônicas em vez de feixes de luz e lentes ópticas baseadas nos princípios da óptica eletrônica para obter imagens da estrutura fina da matéria em ampliações muito altas.
O poder de resolução de um microscópio eletrônico é expresso pela pequena distância entre dois pontos adjacentes que ele pode resolver. Na década de 197, a resolução dos microscópios eletrônicos de transmissão era de cerca de 0,3 nanômetros (o poder de resolução do olho humano é de cerca de 0,1 milímetros). Hoje em dia, a ampliação máxima dos microscópios eletrônicos ultrapassa 3 milhões de vezes, enquanto a ampliação máxima dos microscópios ópticos é de cerca de 2,000 vezes. Portanto, os átomos de certos metais pesados e a rede atômica bem organizada nos cristais podem ser observados diretamente através de microscópios eletrônicos.
Embora o poder de resolução dos microscópios eletrônicos seja muito melhor do que o dos microscópios ópticos, os microscópios eletrônicos precisam trabalhar sob condições de vácuo, por isso é difícil observar organismos vivos, e a irradiação de feixes de elétrons também pode causar danos por radiação às amostras biológicas. Outras questões, como a melhoria do brilho do canhão de elétrons e a qualidade da lente eletrônica, também precisam continuar a ser estudadas.
O poder de resolução é um indicador importante de um microscópio eletrônico, que está relacionado ao ângulo do cone incidente e ao comprimento de onda do feixe de elétrons que passa pela amostra. O comprimento de onda da luz visível é de cerca de 3{4}}0 a 700 nanômetros, e o comprimento de onda do feixe de elétrons está relacionado à tensão de aceleração. Quando a tensão de aceleração é de 50 a 100 quilovolts, o comprimento de onda do feixe de elétrons é de aproximadamente 0,0053 a 0,0037 nanômetros. Como 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 do microscópio óptico, o poder de resolução do microscópio eletrônico ainda é muito superior àquele. do microscópio óptico.
O microscópio eletrônico consiste em três partes: tubo da lente, sistema de vácuo e gabinete de energia. O cilindro da lente inclui principalmente componentes como um canhão de elétrons, uma lente de elétrons, um porta-amostras, uma tela fluorescente e um mecanismo de câmera. Esses componentes geralmente são montados em um cilindro de cima para baixo; o sistema de vácuo consiste em uma bomba de vácuo mecânica, uma bomba de difusão, uma válvula de vácuo, etc., e é bombeado através do gasoduto conectado ao tubo da lente; o gabinete de potência é composto por um gerador de alta tensão, um estabilizador de corrente de excitação e várias unidades de controle de ajuste.
A lente eletrônica é um componente importante do corpo do microscópio eletrônico. Ele usa um campo elétrico espacial ou campo magnético simétrico ao eixo do barril para dobrar a trajetória do elétron em direção ao eixo para formar um foco. Sua função é semelhante à de uma lente convexa de vidro para focar o feixe, por isso é chamada de lente eletrônica. . A maioria dos microscópios eletrônicos modernos usa lentes eletromagnéticas. O forte campo magnético gerado por uma corrente de excitação DC muito estável que passa através de uma bobina com sapatas polares concentra os elétrons.
O canhão de elétrons é um componente composto por um cátodo quente com filamento de tungstênio, uma grade 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 décimo milésimo.
Os microscópios eletrônicos podem ser divididos em microscópios eletrônicos de transmissão, microscópios eletrônicos de varredura, microscópios eletrônicos de reflexão e microscópios eletrônicos de emissão de acordo com suas estruturas e usos. Os microscópios eletrônicos de transmissão são frequentemente usados para observar estruturas materiais minúsculas que não podem ser distinguidas com microscópios comuns; microscópios eletrônicos de varredura são usados principalmente para observar a morfologia de superfícies sólidas e também podem ser combinados com difratômetros de raios X ou espectrômetros de energia eletrônica para formar microssondas eletrônicas são usadas para análise de composição de materiais; microscópios eletrônicos de emissão são usados para o estudo de superfícies de elétrons autoemissoras.
