За изследване на нанообекти разделителната способност на оптичните микроскопи ( дори с ултравиолетово лъчение) очевидно не е достатъчно. В тази връзка през 30-те години на ХХ в. Възниква идеята вместо светлина да се използват електрони, чиято дължина на вълната, както знаем от квантовата физика, е стотици пъти по-къса от тази на фотоните.

Както знаете, нашето зрение се основава на формирането на изображение на обект върху ретината на окото чрез светлинни вълни, отразени от този обект. Ако светлината преминава през оптична система, преди да влезе в окото микроскоп, виждаме увеличено изображение. В този случай пътят на светлинните лъчи се контролира умело от лещите, които изграждат обектива и окуляра на устройството.

Но как може да се получи изображение на обект, и то с много по-висока резолюция, като се използва не светлинно лъчение, а поток от електрони? С други думи, как е възможно да виждаме обекти, използвайки частици, а не вълни?

Отговорът е много прост. Известно е, че траекторията и скоростта на електроните се влияят значително от външни електромагнитни полета, с помощта на които движението на електроните може да бъде ефективно контролирано.

Нарича се науката за движението на електрони в електромагнитни полета и изчисляването на устройства, които формират необходимите полета електронна оптика.

Електронният образ се формира от електрически и магнитни полетаприблизително същото като светлината - с оптични лещи. Следователно в електронния микроскоп устройствата за фокусиране и разсейване на електронен лъч се наричат ​​„ електронни лещи”.

Електронен обектив. Намотките от проводници, по които протича ток, фокусират електронния лъч по същия начин, по който стъклена леща фокусира светлинен лъч.

Магнитното поле на намотката действа като събирателна или разсейваща леща. За да се концентрира магнитното поле, бобината е покрита с магнитен " броня» изработена от специална никел-кобалтова сплав, оставяща само тесен процеп във вътрешната част. Създаденото по този начин магнитно поле може да бъде 10–100 хиляди пъти по-силно от магнитното поле на Земята!

За съжаление очите ни не могат директно да възприемат електронните лъчи. Следователно те се използват за „ рисунка” изображения на флуоресцентни екрани (които светят, когато бъдат ударени от електрони). Между другото, същият принцип е в основата на работата на мониторите и осцилоскопите.

Съществува голям бройразлични видове електронни микроскопи, сред които най-популярен е сканиращият електронен микроскоп (SEM). Неговата опростена схема ще получим, ако поставим вътре изследвания обект катодно лъчева тръбаобикновен телевизор между екрана и източника на електрони.

В това микроскоптънък лъч електрони (диаметър на лъча около 10 nm) обикаля (като че ли сканира) пробата по хоризонтални линии, точка по точка, и синхронно предава сигнала към кинескопа. Целият процес е подобен на работата на телевизор по време на процеса на сканиране. Източникът на електрони е метал (обикновено волфрам), от който се излъчват електрони при нагряване в резултат на термоемисия.

Схема на работа на сканиращ електронен микроскоп

Термионна емисия– освобождаване на електрони от повърхността на проводниците. Броят на освободените електрони е малък при T=300K и нараства експоненциално с повишаване на температурата.

Когато електроните преминават през проба, някои от тях се разпръскват поради сблъсъци с ядрата на атомите на пробата, други се разпръскват поради сблъсъци с електроните на атомите, а трети преминават през нея. В някои случаи се излъчват вторични електрони, индуцира се рентгеново лъчение и др. Всички тези процеси се записват от специални детектории в преобразуван вид се показват на екрана, създавайки уголемена картина на обекта, който се изучава.

Увеличението в този случай се разбира като съотношението на размера на изображението на екрана към размера на площта, покрита от лъча върху пробата. Тъй като дължината на вълната на електрона е с порядъци по-малка от тази на фотона, в съвременните SEM това увеличение може да достигне 10 милиона15, което съответства на разделителна способност от няколко нанометра, което прави възможно визуализирането на отделни атоми.

Основен недостатък електронна микроскопия– необходимостта от работа в пълен вакуум, тъй като наличието на газ в камерата на микроскопа може да доведе до йонизация на неговите атоми и значително да изкриви резултатите. В допълнение, електроните имат разрушителен ефект върху биологични обекти, което ги прави неприложими за изследвания в много области на биотехнологиите.

История на създаването електронен микроскопе забележителен пример за постижение, основано на интердисциплинарен подход, когато независимо развиващи се области на науката и технологиите се обединиха, за да създадат нов мощен инструмент за научни изследвания.

Върхът класическа физикаимаше теория за електромагнитното поле, която обясняваше разпространението на светлината, електричеството и магнетизма като разпространение електромагнитни вълни. Вълновата оптика обяснява феномена на дифракцията, механизма на формиране на изображението и играта на фактори, които определят разделителната способност в светлинен микроскоп. Успех квантова физикание дължим откриването на електрона с неговите специфични частици-вълни. Тези отделни и привидно независими пътища на развитие доведоха до създаването на електронната оптика, един от най-важните изобретениякойто се превърна в електронния микроскоп през 30-те години.

Но учените не останаха и на това. Дължината на вълната на електрон, ускорен от електрическо поле, е няколко нанометра. Това не е лошо, ако искаме да видим молекула или дори атомна решетка. Но как да погледнем вътре в атома? Как изглежда химическа връзка? Как изглежда процесът химическа реакция? За това днес в различни държавиучените разработват неутронни микроскопи.

Неутроните обикновено са част от атомните ядра заедно с протоните и имат почти 2000 пъти по-голяма маса от един електрон. Тези, които не са забравили формулата на де Бройл от квантовата глава, веднага ще разберат, че дължината на вълната на неутрона е толкова пъти по-къса, тоест тя е пикометри, хилядни от нанометъра! Тогава атомът ще изглежда пред изследователите не като размазано петънце, а в целия си блясък.

Неутрон микроскопима много предимства - по-специално неутроните отразяват добре водородните атоми и лесно проникват през дебели слоеве проби. Въпреки това е много трудно да се изгради: неутроните нямат електрически заряд, така че те спокойно игнорират магнитните и електрически полетаи те се стремят да избягат от сензорите. Освен това не е толкова лесно да се изгонят големи, тромави неутрони от атомите. Следователно днес първите прототипи на неутронен микроскоп все още са много далеч от съвършенството.

ЕлектрОнален микроскопОп(Английски - електронен микроскоп) – Това е устройство за наблюдение и фотографиране на многократно (до 1·10 6 пъти) увеличени изображения на обекти, в които вместо светлинни лъчи се използват снопове електрони, ускорени до високи енергии (30 - 100 keV или повече) в условия на дълбок вакуум.

Трансмисионните електронни микроскопи (TEM) имат най-висока разделителна способност, надминавайки светлинните микроскопи по този параметър няколко хиляди пъти. Така наречената граница на разделителната способност, характеризираща способността на апарата да изобразява отделно малки, максимално разположени детайли на обект, за ТЕМ е 2 - 3 A°. При благоприятни условия могат да се снимат отделни тежки атоми. При фотографиране на периодични структури, като атомни равнини на кристални решетки, е възможно да се постигне разделителна способност по-малка от 1 A°.

За да се определи структурата на твърдите тела, е необходимо да се използва лъчение с дължина на вълната λ, по-къса от междуатомните разстояния. В електронния микроскоп за тази цел се използват електронни вълни.

Дължина на вълната на Де Бройл λ B за електрон, движещ се със скорост V

Къде стр- импулсът му, ч- Константата на Планк, м 0 - маса на покой на електрона, V- неговата скорост.

След прости трансформации откриваме, че дължината на вълната на де Бройл за електрон, движещ се в ускоряващо еднородно електрическо поле с потенциална разлика U, е равно

. (1)

В изрази за λ B не се взема предвид релативистичната корекция, която е значима само при високи скорости на електроните V>1·10 5 V.

Стойността на λ B е много малка, което позволява висока разделителна способност на електронния микроскоп.

За електрони с енергия от 1 eVдо 10 000 eV, дължината на вълната на де Бройл е в диапазона от ~1 nm до 10 −2 nm, тоест в диапазона на дължината на вълната рентгеново лъчение. Ето защо вълнови свойстваелектроните трябва да се появят, например, когато са разпръснати върху същите кристали, върху които дифракциярентгенови лъчи. [

Съвременните микроскопи имат разделителна способност (0,1 – 1) nm при енергия на електроните (1·10 4 – 1·10 5) eV, което позволява да се наблюдават групи от атоми и дори отделни атоми, точкови дефекти, повърхностен релеф, и т.н.

Трансмисионна електронна микроскопия

Електронно-оптичната система на трансмисионния електронен микроскоп (ТЕМ) включва: електронен пистолет I и кондензатор 1, предназначен да осигури осветителната система на микроскопа; обектив 2, междинен 3 и проекционен 4 лещи, които извършват дисплея; камера за наблюдение и фотография E (фиг. 1).

Фиг.1.

Източникът на електрони в електронната пушка е волфрамов термоелектронен катод. Кондензаторната леща позволява да се получи петно ​​с диаметър няколко микрона върху обект. С помощта на системата за изображения се формира електронно микроскопско изображение на обекта на екрана на ТЕМ.

В равнината, свързана с обекта, лещата на обектива образува първото междинно изображение на обекта. Всички електрони, излъчвани от една точка на даден обект, завършват в една точка на спрегнатата равнина. След това с помощта на междинен и проекционен обектив се получава изображение върху флуоресцентен микроскопски екран или фотографска плака. Това изображение предава структурните и морфологични характеристики на екземпляра.

ТЕМ използва магнитни лещи. Лещата се състои от намотка, ярем и полюс, който концентрира магнитното поле в малък обем и по този начин увеличава оптичната сила на лещата.

ТЕМ имат най-висока разделителна способност (PC), надминавайки светлинните микроскопи в този параметър няколко хиляди пъти. Така наречената граница на разделителната способност, характеризираща способността на устройството да изобразява отделно малки, максимално разположени детайли на обект, за ТЕМ е 2 – 3 A°. При благоприятни условия е възможно да се фотографират отделни тежки атоми. При фотографиране на периодични структури, като атомни равнини на кристални решетки, е възможно да се постигне разделителна способност по-малка от 1 A°. Такива високи разделителни способности се постигат благодарение на изключително късата дължина на вълната на де Бройл на електроните. Оптималната бленда позволява да се намали сферичната аберация на лещата, която влияе на PC TEM, с достатъчно малка грешка на дифракцията. Не са намерени ефективни методи за коригиране на аберациите. Следователно в ТЕМ магнитните електронни лещи (EL), които имат по-малки аберации, напълно заменят електростатичните EL. PEM се произвеждат за различни цели. Те могат да бъдат разделени на 3 групи:

    опростен PEM,

    ТЕМ с висока разделителна способност,

    ТЕМ с повишено ускоряващо напрежение.

1. Опростена FEMпредназначен за проучвания, които не изискват висок компютър. Те са по-опростени като конструкция (включват 1 кондензатор и 2 - 3 лещи за увеличаване на изображението на обект), отличават се с по-ниско (обикновено 60 - 80 kV) ускоряващо напрежение и по-ниската му стабилност. Компютърът на тези устройства е от 6 до 15. Други приложения са предварителен преглед на обекти, рутинни изследвания, образователни цели. Дебелината на обект, който може да бъде "осветен" от електронен лъч, зависи от ускоряващото напрежение. Обекти с дебелина от 10 до няколко хиляди А° се изследват в ТЕМ с ускоряващо напрежение 100 kV.

2. ТЕМ с висока разделителна способност(2 – 3 Å) – като правило, универсални многофункционални устройства (фиг. 2, а). С помощта на допълнителни устройства и приставки можете да накланяте обект в различни равнини под големи ъгли спрямо оптичната ос, да го нагрявате, охлаждате, деформирате, да извършвате рентгеноструктурен анализ, изследвания на електронна дифракция и др. Ускоряващото напрежение на електроните достига 100 - 125 kV, регулируем на стъпки и е много стабилен: за 1–3 минути се променя с не повече от 1–2 ppm от първоначалната стойност. В неговата оптична система (колона) се създава дълбок вакуум (налягане до 1·10 -6 mm Hg). Схема оптична системаТЕМ – на фиг. 2, б. Сноп от електрони, чийто източник е термоефективен катод, се формира в електронен пистолет и след това се фокусира два пъти от първия и втория кондензатор, създавайки електронно „петно“ върху обекта, чийто диаметър може да се променя от 1 до 20 микрона. След преминаване през обекта част от електроните се разпръскват и забавят от апертурната диафрагма. Неразпръснатите електрони преминават през отвора и се фокусират от лещата в равнината на обекта на междинната леща. Тук се формира първото увеличено изображение. Следващите лещи създават второ, трето и т.н. изображение. Последната леща формира изображение върху флуоресцентен екран, който свети, когато е изложен на електрони

ориз. 2 а. ТЕМ: 1 – електронна пушка; 2 – събирателни лещи; 3 – леща; 4 – проекционни лещи; 5 – светлинен микроскоп, който допълнително увеличава изображението, наблюдавано на екрана: 6 – тръба със зрителни прозорци, през които може да се наблюдава изображението;

7 – кабел за високо напрежение; 8 – вакуумно-интелигентна система; 9 – табло за управление; 10 – стойка; 11 – захранване с високо напрежение; 12 – захранване на обектива. ориз. 2 б. Оптична схема на ТЕМ. 1 – катодизработена от волфрамова тел (нагрята от ток, преминаващ през нея до 2800 K); 2 – фокусиращ цилиндър; 3 – анод; 4 – първият (късофокусен) кондензатор, създаващ намалено изображение на източника на електрони; 5 – втори (дългофокусен) кондензатор, който предава намалено изображение на източника на електрони към обекта; 6 – обект; 7 – апертурна диафрагма; 8 – леща;

9, 10, 11 – система от проекционни лещи; 12 – катодолуминесцентен екран, върху който се формира крайното изображение. TEM увеличението е равно на произведението на увеличенията на всички лещи. Степента и естеството на разсейването на електрони не са еднакви в различните точки на обекта, тъй като дебелината, плътността ихимически състав

обектите се променят от точка на точка. Съответно се променя броят на електроните, задържани от диафрагмата на апертурата след преминаване през различни точки на обекта, и следователно плътността на тока в изображението, която се преобразува в светлинен контраст на екрана. Под екрана има списание с фотоплаки. При фотографиране екранът се отстранява и върху емулсионния слой действат електрони. Изображението се фокусира чрез промяна на тока, който възбужда магнитното поле на лещата. Токовете на другите лещи се регулират, за да променят увеличението на ТЕМ. 3. ТЕМ с повишено ускоряващо напрежение (до 200 kV) са предназначени за изследване на по-дебели обекти (2 - 3 пъти по-дебели) от конвенционалните ТЕМ. Разделителната им способност достига 3 – 5 Å. Тези устройства се различават по дизайнелектронна пушка

: за да се осигури електрическа якост и стабилност, има два анода, единият от които се захранва с междинен потенциал, който е половината от ускоряващото напрежение. Магнитодвижещата сила на лещите е по-голяма, отколкото в ТЕМ с ускоряващо напрежение 100 kV, а самите лещи имат увеличени размери и тегло. 4. Електронни микроскопи със свръхвисоко напрежение

За тях се изграждат специални помещения. SVEM са предназначени за изследване на обекти с дебелина от 1 до 10 микрона. Електроните се ускоряват в електростатичен ускорител (наречен директен ускорител), разположен в резервоар, пълен с електрически изолиращ газ под налягане. В същия или допълнителен резервоар има стабилизиран източник на захранване с високо напрежение. В бъдеще - създаването на ТЕМ с линеен ускорител, в който електроните се ускоряват до енергии от 5 - 10 MeV. При изследване на тънки обекти PC SVEM е по-нисък от този на TEM. В случай на дебели обекти PC SVEM превъзхожда 10–20 пъти PC TEM с ускоряващо напрежение 100 kV. Ако пробата е аморфна, тогава контрастът на електронното изображение се определя от дебелината и коефициента на поглъщане на материала на пробата, което се наблюдава, например, при изследване на морфологията на повърхността с помощта на пластмасови или въглеродни копия. В кристалите освен това възниква електронна дифракция, което позволява да се определи структурата на кристала.

IN

Фиг.4. Позиция на блендата D за светло поле (А ) и тъмно поле ( b ) изображения: P - пропуснат лъч;г

- дифракционен лъч; Arr - проба; I - електронна пушка

    FEM може да реализира следните режими на работа: ) изображения: P - пропуснат лъч;изображението се формира от преминалия лъч P, дифракционен лъч Позиция на блендата D за светло поле (е отрязан от апертурната диафрагма D (фиг. 4,

    ), това е изображение в светло поле; ) изображения: P - пропуснат лъч;апертурна диафрагма D позволява дифракт ) и тъмно поле ();

    лъч, прекъсващ предавания P, това е изображение в тъмно поле (фиг. 4,

за да се получи дифракционна картина, задната фокална равнина на лещата на обектива се фокусира върху екрана на микроскопа (фиг. 4). След това на екрана се наблюдава дифракционната картина от трансилюминираната област на пробата.

За наблюдение на изображението в задната фокална равнина на обектива е монтирана апертурна диафрагма, в резултат на което апертурата на лъчите, образуващи изображението, се намалява и разделителната способност се увеличава. Същият отвор се използва за избор на режим на наблюдение (виж Фиг. 2 и 5).

Фиг.5. Път на лъча в ТЕМ в микродифракционен режим D - диафрагма; И - източник на електрони; Позиция на блендата D за светло поле ( Arr - проба; E – екран; 1 - кондензатор, 2 - обектив, 3 - междинен, 4 - проекционни лещи θ дължина на вълната
). Дифракционната картина от кристал е набор от отделни точки (отражения). В ТЕМ, за разлика от електронния дифракционен скенер, е възможно да се получи дифракционна картина от малка област на обект, като се използва диафрагма в равнината, съседна на обекта. Размерът на областта може да бъде около (1×1) µm 2 . Можете да превключите от режим на наблюдение на изображение в режим на дифракция, като промените оптичната сила на междинната леща.

История на създаването на електронния микроскоп

През 1931 г. Р. Руденберг получава патент за трансмисионен електронен микроскоп, а през 1932 г. М. Нол и Е. Руска построяват първия прототип на модерно устройство. Тази работа на Е. Руска през 1986 г. беше отбелязана Нобелова наградапо физика, която беше присъдена на него и на изобретателите на сканиращия сондов микроскоп Герд Карл Биниг и Хайнрих Рорер. Използването на трансмисионни електронни микроскопи за научни изследвания започва в края на 30-те години на миналия век с първия търговски инструмент, създаден от Siemens.

В края на 30-те и началото на 40-те години на миналия век се появяват първите сканиращи електронни микроскопи, формиращи изображение на обект чрез последователно преместване на електронна сонда с малко напречно сечение през обекта. Масовото използване на тези устройства в научни изследваниязапочват през 60-те години на миналия век, когато постигат значителна техническа сложност.

Значителен скок (през 70-те) в развитието беше използването на катоди на Шотки и катоди на емисии на студено поле вместо термионни катоди, но тяхното използване изисква много по-висок вакуум.

В края на 90-те и началото на 2000-те години компютъризацията и използването на CCD детектори значително повишиха стабилността и (относителната) лекота на използване.

През последното десетилетие съвременните усъвършенствани трансмисионни електронни микроскопи използват сферични и хроматична аберация(които внасят основното изкривяване в полученото изображение), но използването им понякога значително усложнява използването на устройството.

Видове електронни микроскопи

Трансмисионна електронна микроскопия

Шаблон: Празен раздел

Първоначален изглед на електронен микроскоп. Трансмисионният електронен микроскоп използва високоенергиен електронен лъч, за да формира изображение. Електронният лъч се създава с помощта на катод (волфрамов, LaB 6 , Шотки или емисия на студено поле). Полученият електронен лъч обикновено се ускорява до +200 keV (използват се различни напрежения от 20 keV до 1 meV), фокусира се от система от електростатични лещи, преминава през пробата, така че част от него преминава през разсейване върху пробата, а част не. По този начин електронният лъч, преминаващ през пробата, носи информация за структурата на пробата. След това лъчът преминава през система от увеличителни лещи и формира изображение върху флуоресцентен екран (обикновено направен от цинков сулфид), фотографска плака или CCD камера.

Разделителната способност на ТЕМ е ограничена главно от сферична аберация. Някои съвременни ТЕМ имат коректори на сферични аберации.

Основните недостатъци на ТЕМ са необходимостта от много тънка проба (около 100 nm) и нестабилността (разлагане) на пробите под лъча.

Трансмисионна растерна (сканираща) електронна микроскопия (STEM)

Основна статия: Трансмисионен сканиращ електронен микроскоп

Един от видовете трансмисионна електронна микроскопия (TEM), но има устройства, които работят изключително в режим TEM. Електронен лъч преминава през относително тънка проба, но за разлика от конвенционалната трансмисионна електронна микроскопия, електронният лъч се фокусира към точка, която се движи през пробата в растер.

Растерна (сканираща) електронна микроскопия

Базира се на телевизионния принцип на сканиране на тънък лъч от електрони върху повърхността на проба.

Електронна микроскопия с ниско напрежение

Приложения на електронни микроскопи

Полупроводници и съхранение на данни

  • Редактиране на диаграми
  • Метрология 3D
  • Анализ на дефектите
  • Анализ на грешките

Биология и науки за живота

  • Криобиология
  • Локализация на протеини
  • Електронна томография
  • Клетъчна томография
  • Криоелектронна микроскопия
  • Токсикология
  • Биологично производство и мониторинг на вирусното натоварване
  • Анализ на частици
  • Фармацевтичен контрол на качеството
  • 3D изображения на тъкани
  • Вирусология
  • стъклен преход

Научни изследвания

  • Материална квалификация
  • Подготовка на материали и проби
  • Създаване на нанопрототипи
  • Нанометрология
  • Тестване и характеризиране на устройството
  • Изследвания на микроструктурата на метала

Индустрия

  • Създаване на изображения с висока разделителна способност
  • Снемане на 2D и 3D микрохарактеристики
  • Макро проби за нанометрична метрология
  • Откриване и отчитане на параметрите на частиците
  • Дизайн с права греда
  • Експерименти с динамични материали
  • Подготовка на пробите
  • Съдебномедицинска експертиза
  • Добив и анализ на полезни изкопаеми
  • Химия/Нефтохимия

Основните световни производители на електронни микроскопи

Вижте също

Бележки

Връзки

  • 15 най-добри изображения с електронен микроскоп за 2011 г. Изображенията на препоръчания сайт са произволно оцветени и имат повече художествена, отколкото научна стойност (електронните микроскопи създават черно-бели изображения, а не цветни).

Фондация Уикимедия.

2010 г.









Съдържание на темата "Електронна микроскопия. Мембрана.":Електронни микроскопи

се появява през 30-те години на миналия век и се използва широко през 50-те години на миналия век. Снимката показва модерна трансмисия (прозрачна)електронен микроскоп

, а фигурата показва пътя на електронния лъч в този микроскоп. В трансмисионния електронен микроскоп електроните преминават през пробата, преди да се формира изображение. Такъв електронен микроскоп е първият конструиран. Електронен микроскоп обърнат с главата надолу в сравнение със светлинен микроскоп. Лъчението се прилага към пробата отгоре, а изображението се формира отдолу. Принципът на работа на електронния микроскоп е по същество същият катосветлинен микроскоп

. Електронният лъч се насочва от кондензаторни лещи върху пробата и полученото изображение след това се увеличава с помощта на други лещи. Таблицата обобщава някои от приликите и разликите между светлината иелектронни микроскопи . В горната част на колоната на електронния микроскоп има източник на електрони - волфрамова жичка, подобна на тази в обикновена електрическа крушка. Сервира се на неявисоко напрежение

(напр. 50 000 V) и нишката излъчва поток от електрони. Електромагнитите фокусират електронния лъч. Вътре в колоната се създава дълбок вакуум. Това е необходимо, за да се сведе до минимум дисперсиятаелектрони

поради сблъсъка им с частиците на въздуха. Само много тънки срезове или частици могат да се използват за изследване в електронен микроскоп, тъй като електронният лъч се абсорбира почти напълно от по-големи обекти. Части от обекта, които са относително по-плътни, абсорбират електрони и следователно изглеждат по-тъмни в полученото изображение. Тежки метали като олово и уран се използват за оцветяване на пробата за увеличаване на контраста.невидими за човешкото око, затова се насочват към флуоресцентен, който възпроизвежда видимо (черно-бяло) изображение. За да направите снимка, екранът се отстранява и електроните се изпращат директно към филма. Снимка, направена с електронен микроскоп, се нарича електронна микрография.

Предимство на електронния микроскоп:
1) висока резолюция(0,5 nm на практика)


Недостатъци на електронния микроскоп:
1) материалът, подготвен за изследване, трябва да е мъртъв, тъй като по време на процеса на наблюдение е във вакуум;
2) трудно е да се гарантира, че обектът възпроизвежда жива клетка във всичките й детайли, тъй като фиксирането и оцветяването на изследвания материал може да промени или увреди структурата му;
3) самият електронен микроскоп и поддръжката му са скъпи;
4) подготовката на материал за работа с микроскоп е трудоемка и изисква висококвалифициран персонал;
5) изследваните проби постепенно се разрушават под действието на електронен лъч. Следователно, ако е необходимо подробно проучванепроба, трябва да се снима.

Как работи електронният микроскоп? Каква е разликата му с оптичния микроскоп, има ли аналогия между тях?

Работата на електронния микроскоп се основава на свойството на нехомогенните електрически и магнитни полета, които имат ротационна симетрия, да имат фокусиращ ефект върху електронните лъчи. По този начин ролята на лещите в електронния микроскоп се играе от набор от подходящо изчислени електрически и магнитни полета; съответните устройства, които създават тези полета, се наричат ​​„електронни лещи“.

В зависимост от вида на електронните лещи електронните микроскопи се делят на магнитни, електростатични и комбинирани.

Какъв тип обекти могат да се изследват с помощта на електронен микроскоп?

Точно както в случая с оптичния микроскоп, обектите, първо, могат да бъдат „самосветещи“, тоест да служат като източник на електрони. Това е например нагрят катод или осветен фотоелектронен катод. Второ, могат да се използват обекти, които са „прозрачни“ за електрони с определена скорост. С други думи, когато работите в трансмисия, обектите трябва да са достатъчно тънки и електроните достатъчно бързи, така че да преминават през обектите и да влизат в системата от електронни лещи. В допълнение, чрез използване на отразени електронни лъчи могат да се изследват повърхностите на масивни обекти (главно метали и метализирани проби). Този метод на наблюдение е подобен на методите на отразяваща оптична микроскопия.

Според естеството на изследване на обектите електронните микроскопи се делят на трансмисионни, отражателни, емисионни, растерни, сенчести и огледални.

Най-разпространени в момента са трансмисионните електромагнитни микроскопи, при които изображението се създава от електрони, преминаващи през обекта на наблюдение. Състои се от следните основни компоненти: осветителна система, камера за обект, система за фокусиране и блок за запис на крайно изображение, състоящ се от камера и флуоресцентен екран. Всички тези възли са свързани помежду си, образувайки така наречената микроскопска колона, вътре в която се поддържа налягане. Осветителната система обикновено се състои от триелектродна електронна пушка (катод, фокусиращ електрод, анод) и събирателна леща (говорим за електронни лещи). Той формира лъч от бързи електрони с необходимото напречно сечение и интензитет и го насочва към обекта, който се изследва, разположен в камерата на обекта. Лъч от електрони, преминаващ през обект, навлиза в система за фокусиране (проекция), състояща се от обективна леща и една или повече проекционни лещи.