elektronový mikroskop

elektronový mikroskop představuje důležitou variantu klasického mikroskopu a pomocí elektronů dokáže zobrazit povrch nebo vnitřek objektu.

Co je elektronový mikroskop?

V dřívějších dobách byl také nazýván elektronový mikroskop Přes mikroskop. Slouží jako vědecký nástroj, který umožňuje vizuální zvětšení objektů pomocí elektronických paprsků, což umožňuje důkladnější průzkum.

S elektronovým mikroskopem lze dosáhnout mnohem vyššího rozlišení než u světelného mikroskopu. V nejlepším případě mohou světelné mikroskopy dosáhnout zvětšení dva tisícekrát. Pokud je vzdálenost mezi dvěma body menší než polovina světelné vlnové délky, lidské oko je již nemůže vidět samostatně.

Elektronový mikroskop naopak dosahuje zvětšení 1: 1 000 000. To lze vysledovat zpět k tomu, že vlny elektronového mikroskopu jsou podstatně kratší než vlny světla. Za účelem eliminace rušivých molekul vzduchu je elektronový paprsek zaostřen na objekt ve vakuu pomocí masivních elektrických polí.

První elektronový mikroskop vytvořili v roce 1931 němečtí elektrotechničtí pracovníci Ernst Ruska (1906-1988) a Max Knoll (1897-1969). Zpočátku však nebyly jako obrázky použity žádné elektronicky průhledné předměty, ale malé mřížky vyrobené z kovu. Ernst Ruska také postavil první elektronový mikroskop v roce 1938, který byl používán pro komerční účely. V roce 1986 získala Ruska za svůj super mikroskop mikroskopii Nobelovu cenu za fyziku.

V průběhu let byla elektronová mikroskopie neustále vystavována novým návrhům a technickým vylepšením, takže se elektronový mikroskop stal dnes nepostradatelnou součástí vědy.

Tvary, typy a typy

Mezi nejdůležitější základní typy elektronových mikroskopů patří skenovací elektronový mikroskop (SEM) a transmisní elektronový mikroskop (TEM). Skenovací elektronový mikroskop skenuje tenký elektronový paprsek přes masivní objekt. Elektrony nebo jiné signály, které se vynoří z objektu nebo jsou rozptýleny zpět, mohou být detekovány synchronně. Hodnota intenzity obrazového bodu, kterou elektronový paprsek detekuje, je určena detekovaným proudem.

Určená data lze zpravidla zobrazit na připojené obrazovce. Tímto způsobem je uživatel schopen sledovat strukturu obrazu v reálném čase. Při skenování elektronickými paprsky je elektronový mikroskop omezen na povrch předmětu. Pro vizualizaci přístroj řídí obrázky přes fluorescenční obrazovku. Po vyfotografování lze obrázky zvětšit až na 1: 200 000.

Při použití transmisního elektronového mikroskopu vyrobeného Ernstskou Ruskem je ozařovaný předmět, který musí být přiměřeně tenký, ozářen elektrony. Vhodná tloušťka předmětu se mění mezi několika nanometry a několika mikrometry, což závisí na atomovém počtu atomů materiálu předmětu, požadovaném rozlišení a úrovni urychlujícího napětí. Čím nižší je zrychlovací napětí a čím vyšší je atomové číslo, tím tenčí musí být objekt. Obraz transmisního elektronového mikroskopu je tvořen absorbovanými elektrony.

Dalšími podtypy elektronového mikroskopu jsou cyroelektronový mikroskop (KEM), který se používá pro zkoumání komplexních proteinových struktur, a vysokonapěťový elektronový mikroskop, který má velmi vysoké rozmezí zrychlení. Používá se k reprezentaci velkých objektů.

Struktura a funkčnost

Zdá se, že struktura elektronového mikroskopu má málo společného se světelným mikroskopem. Ale existují paralely. Elektronová zbraň je umístěna nahoře. V nejjednodušším případě to může být wolframový drát. To se zahřívá a emituje elektrony. Elektronový paprsek je zaostřen elektromagnety, které mají prstencový tvar. Elektromagnety jsou podobné čočkám ve světelném mikroskopu.

Jemný elektronový paprsek je nyní schopen samostatně vyrazit elektrony ze vzorku. Elektrony jsou pak znovu zachyceny detektorem, ze kterého lze vygenerovat obraz. Pokud se elektronový paprsek nepohybuje, lze zobrazit pouze jeden bod. Pokud je však oblast skenována, dojde ke změně. Elektronový paprsek je vychýlen elektromagnetem a veden po řádku přes objekt, který má být zkoumán. Toto skenování umožňuje zvětšení a zvětšení obrazu objektu.

Pokud se examinátor chce přiblížit k objektu, potřebuje pouze zmenšit oblast, ze které je elektronový paprsek skenován. Čím menší je oblast skenování, tím větší je objekt zobrazen.

První konstruovaný elektronový mikroskop zvětšil objekty, které zkoumal, 400krát. V dnešní době mohou nástroje dokonce zvětšit objekt 500 000krát.

Zdravotní a zdravotní přínosy

Elektronový mikroskop je jedním z nejdůležitějších vynálezů pro medicínu a vědecké obory, jako je biologie. S přístrojem lze dosáhnout fantastických výsledků vyšetření.

Obzvláště důležité pro medicínu byla skutečnost, že viry lze nyní zkoumat také elektronovým mikroskopem. Viry jsou mnohonásobně menší než bakterie, takže je nelze podrobně zobrazit světelným mikroskopem.

Vnitřek buňky nelze přesně prozkoumat ani světelným mikroskopem. S elektronovým mikroskopem se to však změnilo. V dnešní době lze pomocí elektronických mikroskopů mnohem lépe prozkoumat nebezpečná onemocnění, jako je AIDS (HIV) nebo vzteklina.

Elektronový mikroskop má však také některé nevýhody. Například zkoumané objekty mohou být ovlivněny elektronovým paprskem, protože se zahřívá nebo se rychlé elektrony střetávají s celými atomy. Kromě toho jsou pořizovací a udržovací náklady elektronového mikroskopu velmi vysoké. Z tohoto důvodu nástroje používají hlavně výzkumné ústavy nebo soukromí poskytovatelé služeb.