elektronski mikroskop

elektronski mikroskop predstavlja važnu varijantu klasičnog mikroskopa Uz pomoć elektrona može slikati površinu ili unutrašnjost objekta.

Što je elektronski mikroskop?

U ranijim vremenima nazivali su se i elektronski mikroskop Preko mikroskopa, Služi kao znanstveni alat koji omogućuje vizualno uvećavanje predmeta primjenom elektroničkih zraka, što omogućuje temeljitije istraživanje.

Pomoću elektronskog mikroskopa može se postići puno veće razlučivosti nego sa svjetlosnim mikroskopom. U najboljem slučaju, svjetlosni mikroskopi mogu povećati dvije tisuće puta. Ako je udaljenost između dviju točaka manja od polovine svjetlosne valne duljine, ljudsko oko više ih neće moći odvojeno vidjeti.

S druge strane, elektronski mikroskop postiže povećanje od 1: 1.000.000. To se može pratiti činjenicom da su valovi elektronskog mikroskopa znatno kraći od valova svjetlosti. Kako bi se uklonile ometajuće molekule zraka, elektronska se zraka usredotočuje na objekt u vakuumu pomoću masivnih električnih polja.

Prvi elektronski mikroskop stvorili su 1931. godine njemački inženjeri elektrotehnike Ernst Ruska (1906-1988) i Max Knoll (1897-1969). U početku se, međutim, nisu koristili elektronski prozirni predmeti kao slike, već male rešetke izrađene od metala. Ernst Ruska 1938. konstruirao je i prvi elektronski mikroskop, koji se koristio u komercijalne svrhe. Ruska je 1986. za svoj super mikroskop dobila Nobelovu nagradu za fiziku.

Tijekom godina, elektronska mikroskopija kontinuirano je podvrgnuta novim dizajnima i tehničkim poboljšanjima, tako da je elektronski mikroskop danas postao neizostavan dio znanosti.

Oblici, vrste i vrste

Najvažnije osnovne vrste elektronskih mikroskopa uključuju skenirajući elektronski mikroskop (SEM) i prijenosni elektronski mikroskop (TEM). Skenirajući elektronski mikroskop pregledava tanku snop elektrona preko masivnog predmeta. Elektroni ili drugi signali koji izlaze iz objekta ili se raspršuju natrag mogu se detektirati sinkrono. Vrijednost intenziteta točke slike koju detektira snop elektrona određuje se detektiranom strujom.

U pravilu, određeni podaci mogu se prikazati na povezanom zaslonu. Na ovaj način korisnik je u mogućnosti pratiti strukturu slike u stvarnom vremenu. Kod skeniranja elektronskim snopovima elektronski mikroskop je ograničen na površinu objekta. Za vizualizaciju, instrument usmjerava slike preko fluorescentnog ekrana. Nakon fotografiranja slike se mogu povećati do 1: 200.000.

Kada se koristi prijenosni elektronski mikroskop kojeg je napravio Ernst Ruska, predmet koji se ispituje, a koji mora biti prikladno tanak, zrači se elektronima. Prikladna debljina predmeta varira između nekoliko nanometara i nekoliko mikrometara, što ovisi o atomskom broju atoma materijala predmeta, željenoj rezoluciji i razini napona koji se ubrzava. Što je manji napon ubrzanja i veći je atomski broj, predmet mora biti tanji. Slika mikroskopa prijenosnog elektrona stvara apsorbirane elektrone.

Daljnji podtipovi elektronskog mikroskopa su ciroelektronski mikroskop (KEM) koji se koristi za ispitivanje složenih proteinskih struktura i visokonaponski elektronski mikroskop koji ima vrlo visok raspon ubrzanja. Koristi se za predstavljanje velikih predmeta.

Struktura i funkcionalnost

Čini se da struktura elektronskog mikroskopa ima malo zajedničkog sa svjetlosnim mikroskopom. Ali postoje paralele. Elektronska puška smještena je na vrhu. U najjednostavnijem slučaju, to može biti volframova žica. To se zagrijava i emitira elektrone. Zračenje elektrona fokusirano je od elektromagneta koji imaju prstenasti oblik. Elektromagneti su slični lećama u svjetlosnom mikroskopu.

Fini snop elektrona sada je u stanju samostalno izbiti elektrone iz uzorka. Zatim se detektor ponovo uhvati elektrone iz kojih se može stvoriti slika. Ako se snop elektrona ne pomiče, može se zamisliti samo jedna točka. Međutim, ako se područje skenira, dolazi do promjene. Elektronski snop je odbijen od strane elektromagneta i vođen linijom po liniji preko predmeta koji se ispituje. Ovo skeniranje omogućava uvećanu sliku i sliku visoke rezolucije.

Ako se ispitivač želi približiti objektu, on treba samo smanjiti područje s kojeg se skenira snop elektrona. Što je manje područje skeniranja, veći je prikazan objekt.

Prvi elektronski mikroskop koji je izgrađen povećao je predmete koje je pregledao 400 puta. U današnje vrijeme instrumenti mogu čak i povećati objekt 500.000 puta.

Medicinske i zdravstvene beneficije

Elektronski mikroskop jedan je od najvažnijih izuma za medicinu i naučna područja, poput biologije. Fantastični rezultati ispitivanja mogu se postići s instrumentom.

Za medicinu je posebno važna činjenica da se virusi sada mogu pregledati i elektronskim mikroskopom. Virusi su mnogostruko manji od bakterija, tako da ih se svjetlosnim mikroskopom ne može detaljno prikazati.

Unutrašnjost stanice također se ne može precizno istražiti svjetlosnim mikroskopom. Međutim, s elektronskim mikroskopom to se promijenilo. Danas se opasnije bolesti poput AIDS-a (HIV) ili bjesnoće mogu puno bolje istražiti elektroničkim mikroskopom.

Međutim, elektronski mikroskop također ima neke nedostatke. Na primjer, na objekte koji se ispituju može utjecati snop elektrona jer se zagrijava ili se brzi elektroni sudaraju s cijelim atomima. Osim toga, troškovi nabavke i održavanja elektronskog mikroskopa su vrlo visoki. Iz tog razloga instrumente uglavnom koriste istraživački instituti ili privatni davatelji usluga.