Vantagens dos microscópios eletrônicos versus microscópios ópticos
O microscópio eletrônico é um instrumento que usa feixe de elétrons e lentes de elétrons em vez de feixe de luz e lentes ópticas de acordo com o princípio da óptica eletrônica, de modo que a estrutura fina do material seja visualizada sob ampliação muito alta.
A resolução de um microscópio eletrônico é expressa em termos do pequeno espaçamento entre dois pontos vizinhos que ele pode resolver. Na década de 1970, a resolução de um microscópio eletrônico de transmissão era de cerca de 0,3 nanômetros (a resolução do olho humano é de cerca de 0,1 milímetros). Hoje em dia, a grande ampliação do microscópio eletrônico é de mais de 3 milhões de vezes, enquanto a grande ampliação do microscópio óptico é de cerca de 2,000 vezes, então o microscópio eletrônico pode observar diretamente os átomos e cristais de certos metais pesados no matriz de pontos atômicos bem organizada.
Em 1931, os alemães Knorr e Ruska, com uma fonte de elétrons de descarga catódica fria e três lentes eletrônicas, modificaram um osciloscópio de alta tensão e obtiveram uma ampliação de mais de uma dúzia de vezes a imagem, confirmando a possibilidade de ampliação da imagem por microscópio eletrônico. Em 1932, após o aprimoramento de Ruska, a resolução do microscópio eletrônico atingiu 50 nanômetros, cerca de 10 vezes a resolução do microscópio óptico da época, e assim o microscópio eletrônico começou a receber a atenção das pessoas.
Na década de 194, Hill dos Estados Unidos usou um dispersor para compensar a assimetria rotacional da lente eletrônica, de modo que o poder de resolução do microscópio eletrônico teve um novo avanço e gradualmente atingiu o nível moderno. Na China, em 1958, o desenvolvimento bem sucedido do microscópio eletrônico de transmissão, seu poder de resolução de 3 nanômetros, em 1979 e fez o poder de resolução de 0,3 nanômetros de microscópio eletrônico de grande escala.
Embora a resolução do microscópio eletrônico tenha sido muito melhor do que a do microscópio óptico, o microscópio eletrônico precisa trabalhar em condições de vácuo, por isso é difícil observar os organismos vivos, e a irradiação do feixe de elétrons tornará as amostras biológicas por danos por irradiação. Outros problemas, como o brilho do canhão de elétrons e a melhoria da qualidade das lentes eletrônicas, também precisam continuar a ser estudados.
O poder de resolução é um índice importante de um microscópio eletrônico, que está relacionado ao ângulo de incidência do cone e ao comprimento de onda do feixe de elétrons que passa pela amostra. O comprimento de onda da luz visível é de cerca de {{0}} nm, 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 kV, o comprimento de onda do feixe de elétrons é de cerca de 0,0053 a 0,0037 nm. 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% do microscópio óptico, a resolução do microscópio eletrônico ainda é muito melhor que a do microscópio óptico. .
O microscópio eletrônico consiste em três partes: tubo espelho, sistema de vácuo e gabinete de fonte de alimentação. O cano possui principalmente canhão de elétrons, lente de elétrons, porta-amostras, tela fluorescente e mecanismo de câmera e outros componentes, esses componentes geralmente são montados de cima para baixo em uma coluna; o sistema de vácuo consiste em bomba de vácuo mecânica, bomba de difusão e válvulas de vácuo, etc., e através da tubulação de bombeamento conectada ao cano do espelho; gabinete de fonte de alimentação consiste em um gerador de alta tensão, o estabilizador de corrente de excitação e uma variedade de unidades de controle regulatório.
A lente eletrônica é uma parte importante do cilindro eletrônico, é simétrica ao eixo do cilindro do campo elétrico espacial ou campo magnético, de modo que o elétron segue até o eixo da formação do foco do papel do vidro convexo lente para fazer o papel do foco do feixe de luz é semelhante ao papel da lente, por isso é chamada de lente de elétrons. A maioria dos microscópios eletrônicos modernos usa lentes eletromagnéticas, por meio de uma corrente de excitação DC muito estável através da bobina com uma sapata polar gerada pelo forte campo magnético para focar os elétrons.
O canhão de elétrons é um componente que consiste em um cátodo quente de tungstênio, uma porta e um cátodo. Ele emite e forma um feixe de elétrons com velocidade uniforme, portanto a estabilidade da tensão de aceleração não deve ser inferior a uma parte em dez mil.
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 sua estrutura e uso. O microscópio eletrônico de transmissão é frequentemente usado para observar aqueles com microscópios comuns que não conseguem distinguir a estrutura fina do material; o microscópio eletrônico de varredura é usado principalmente para observar a morfologia da superfície sólida, mas também com o difratômetro de raios X ou espectrômetro eletrônico combinado para formar a microssonda eletrônica, usada para a análise da composição do material; microscópio eletrônico de emissão para o estudo da superfície de autoemissão de elétrons.
