As vantagens da microscopia eletrônica e da microscopia óptica
Um submicroscópio é um instrumento que usa feixes de elétrons e lentes em vez de feixes de luz e lentes ópticas baseadas nos princípios da óptica eletrônica, para obter imagens das estruturas finas da matéria em ampliações muito altas.
A resolução de um microscópio eletrônico é representada pela pequena distância entre dois pontos adjacentes que ele consegue distinguir. Na década de 197, a resolução da microscopia eletrônica 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 nos átomos e cristais de certos metais pesados.
Em 1931, Knorr e Ruska da Alemanha modificaram um osciloscópio de alta tensão com uma fonte de elétrons de descarga catódica fria e três lentes eletrônicas, e obtiveram imagens ampliadas mais de dez vezes, confirmando a possibilidade de ampliação de imagens por microscópio eletrônico. Em 1932, com o aprimoramento de Ruska, a resolução dos microscópios eletrônicos atingiu 50 nanômetros, o que era cerca de dez vezes a resolução dos microscópios ópticos da época. Como resultado, os microscópios eletrônicos começaram a receber atenção.
Na década de 194, Hill, nos Estados Unidos, compensou a assimetria rotacional das lentes eletrônicas com um astigmatizador, resultando em um novo avanço na resolução dos microscópios eletrônicos e gradualmente alcançando níveis modernos. Na China, um microscópio eletrônico de transmissão com resolução de 3 nanômetros foi desenvolvido com sucesso em 1958. Em 1979, um grande microscópio eletrônico com resolução de 0,3 nanômetros também foi desenvolvido.
Embora a resolução dos microscópios eletrônicos seja muito superior à dos 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 requerem mais pesquisas.
A resolução é um indicador importante da microscopia eletrônica, que está relacionada 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 {{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 cerca de 0,0053-0,0037 nanômetros. Devido ao fato de o comprimento de onda do feixe de elétrons ser muito menor que o 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 melhor do que um microscópio óptico.
O microscópio eletrônico consiste em três partes: um tubo, um sistema de vácuo e um gabinete de energia. O cilindro do espelho consiste principalmente em componentes como canhão de elétrons, lente de elétrons, porta-amostras, tela fluorescente e mecanismo fotográfico, que 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 e uma válvula de vácuo, que são conectadas ao tubo espelho através de uma tubulação de extração; O gabinete de energia consiste em um gerador de alta tensão, um estabilizador de corrente de excitação e várias unidades de regulação e controle.
Uma sublente 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 focalizam elétrons com um forte campo magnético gerado por uma corrente de excitação CC estável que passa através de uma bobina com sapatas polares.
Um canhão de elétrons é um componente composto por um cátodo quente, portão e cátodo de fio de tungstênio. 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.
