Microscoape ușoare și electronice. Tipuri de microscoape: descriere, caracteristici principale, numire. Decât un microscop electronic diferă de lumină

Microscopul electronic de transmisie este un instrument pentru obținerea unei imagini mai mari a obiectelor microscopice în care sunt utilizate grinzile de electroni. Microscoapele electronice au un permis mai mare în comparație cu microscoapele optice, în plus, acestea pot fi, de asemenea, utilizate pentru a obține informații suplimentare față de materialul și structura obiectului.
Primul microscop electronic a fost construit în 1931 de către inginerii germani Ernst Ruska și Max Stem. Ernst Ruska a primit pentru această descoperire a Premiului Nobel în Fizică în 1986. El a împărțit-o cu inventatorii microscopului de tunel, deoarece Comitetul Nobel a simțit că inventatorii unui microscop de electroni au fost uitate nedrept.
În microscopul electronic, grinzile de electroni concentrate sunt folosite pentru a obține o imagine care a bombardat suprafața obiectului studiat. Imaginea poate fi observată în diferite moduri - în razele care au trecut prin obiectul în razele reflectate, înregistrând electroni secundari sau radiații cu raze X. Fascicul electronic Folosiți folosind lentile electronice speciale.
Microscoapele electronice pot crește imaginea de 2 milioane de ori. Rezoluția de înaltă rezoluție a microscoapelor electronice se realizează datorită lungimii de undă de electroni redusă. În timp ce lungimea de undă a luminii vizibile se află în intervalul de la 400 la 800 nm, lungimea de undă de electroni, accelerată în potențialul de 150 V, este de 0,1 nm. Astfel, în microscoape electronice, este posibil să se ia în considerare practic obiectele cu o dimensiune a atomului, deși este dificil de implementat practic.
Structura schematică a microscopului electronic Structura unui microscop electronic poate fi luată în considerare pe exemplul unui dispozitiv de transmisie. Grupul monocromatic de electroni este format în tunul de electroni. Caracteristicile sale sunt îmbunătățite de sistemul Condesna format dintr-o condensator de diafragmă și lentile electronice. În funcție de tipul de lentile, magnetice sau electrostatice, microscoapele magnetice și electrostatice diferă. În viitor, pachetul cade pe această temă, împrăștia pe ea. Fasciculul împrăștiat trece prin diafragmă și intră în obiectivul obiectiv, care este conceput pentru a întinde imaginea. Grupul întins de electroni determină luminozitatea fosforului pe ecran. În microscoapele moderne, sunt utilizate mai multe grade de creștere.
Diafragma diafragmei a lentilei microscopului electronic este foarte mică, este sutienul milimetrului.
Dacă grămada de electroni din obiect este acoperită direct pe ecran, obiectul va arăta întuneric pe el și se formează un fundal de lumină. Această imagine este numită sweatlopolys. Dacă deschiderea obiectivului obiectiv nu se încadrează în baza pachetului, ci difuză, se formează temply. Imagini. O imagine întunecată este mai mult contrast decât svitalopolne, dar permisiunea lui este mai mică.
Există multe tipuri diferite și modele de microscoape electronice. Principalul dintre aceștia sunt:

Microscop electronic revendicat - un dispozitiv în care un fascicul electronic trece subiectul.

Scanarea microscopului electronic revendicat vă permite să studiați secțiunile individuale ale obiectului.

Microscopul electronic de scanare utilizează electroni secundari pentru a studia suprafața unui obiect.

Microscopul de electroni reflex utilizează electroni împrăștiați elastici.

Un microscop electronic poate fi, de asemenea, echipat cu sistem de detectare cu raze X, care sunt radiate puternic excitat, într-o coliziune cu electroni electrostatici de înaltă energie, atomii de substanță. Când bateți un electron din cochilii electronice interioare, se formează o radiografie caracteristică, explorarea care poate fi stabilită prin compoziția chimică a materialului.
Studiul spectrului de electroni împrăștiați inelastici permite obținerea de informații privind excitația electronică caracteristică în materialul subiectului studiat.
Microscoapele electronice sunt utilizate pe scară largă în fizică, știință materială, biologie.

Ieri fotografiat Audi alb. Sa dovedit o fotografie minunată de Audi pe o parte. Este o păcat că tuningul nu este vizibil în fotografie.

Pentru a obține o imagine într-un microscop electronic, sunt utilizate lentile magnetice speciale, controlând mișcarea electronilor din coloana dispozitiv utilizând un câmp magnetic.

Enciclopedic YouTube.

1 / 4

✪ Cel mai puternic microscop electronic din lume.

✪ lumi sub microscop

✪ nanomime. Scanarea microscopului tunelului.

✪ 89. Există povestiri ale unor descoperiri științifice mari: Ernst Rusk și microscop electronic

Subtitrari

Istoria dezvoltării unui microscop electronic

În 1931, R. Rudenberg a primit un brevet pentru un microscop electronic de transmisie, iar în 1932 M. Knoll și E. Ruska a construit primul prototip al dispozitivului modern. Această lucrare E. Ruska în 1986 a fost marcată de Premiul Nobel în fizică, pe care Karl Binnigu și Henry Roorra i-au fost acordate lui și inventatorilor. Utilizarea unui microscop electronic translucent pentru cercetarea științifică a fost inițiată la sfârșitul anilor 1930 și apoi a apărut primul dispozitiv comercial construit de Siemens.

La sfârșitul anilor 1930 - începutul anilor 1940, au apărut primele microscoape electronice raster, formând o imagine a unui obiect cu o mișcare secvențială a sondei electronice a unei secțiuni transversale mici pe obiect. Utilizarea masivă a acestor instrumente în cercetarea științifică a început în anii 1960, când au realizat o perfecțiune tehnică semnificativă.

Un salt semnificativ (în anii 1970) în dezvoltare a fost utilizat în loc de catodele de termoterapie - catodele de schottky și catozi cu autouri reci, cu toate acestea, utilizarea lor necesită un vid semnificativ mai mare.

La sfârșitul anilor 1990 - începutul anilor 2000, computerizarea și utilizarea detectoarelor CCD au simplificat în mod semnificativ primirea imaginilor în formă digitală.

În ultimul deceniu în microscoapele electronice translucide moderne, se utilizează corectitudinile aberatorilor sferici și cromatice care contribuie la distorsiunea principală a imaginii rezultate. Cu toate acestea, utilizarea lor poate complica în mod semnificativ utilizarea dispozitivului.

Tipuri de dispozitive

Microscopie electronică translucidă

Într-un microscop electronic de transmisie, un fascicul electronic de înaltă energie este utilizat pentru a forma o imagine. Fasciculele electronice este creat prin intermediul unui catod (tungsten, laborator 6, schottky sau emisii de teren rece). Fasciculul de electroni rezultat este de obicei accelerat la 80-200 kEV (se utilizează diferite tensiuni de la 20 kV la 1 mv), se concentrează asupra sistemului lentilelor magnetice (uneori lentilele electrostatice) trece prin eșantion, astfel încât partea electronică să fie disipată pe eșantionul, iar partea nu este. Astfel, fasciculul de electroni a trecut prin eșantion poartă informații despre structura eșantionului. Apoi, pachetul trece prin sistemul de lentile de creștere și generează o imagine într-un ecran fluorescent (de regulă, de la sulfură de zinc), o cameră fotoflasică sau CCD.

Rezoluția PEM este limitată în principal de aberația sferică. Unele PEM moderne au corecții de aberație sferică.

Principalele deficiențe ale PEM sunt nevoia unui eșantion foarte subțire (aproximativ 100 nm) și instabilitatea (descompunerea) eșantioanelor sub fascicul.

Translucid Raster (scanare) Microscopie electronică (Prem)

Unul dintre tipurile de microscopie electronică translucidă (PEM), dar există dispozitive care rulează exclusiv în premiere. Fasciculele electronice este trecut printr-o probă relativ subțire, dar, spre deosebire de microscopia electronică de transmisie obișnuită, fasciculul de electroni se concentrează într-un punct, care se mișcă de-a lungul modelului de raster.

Microscopie electronică raster (scanare)

Baza este principiul televizorului al mișcării fasciculului subțire de electroni pe suprafața probei.

Colorare

În cele mai frecvente configurații, microscoapele electronice dau imagini cu o valoare separată de luminozitate pentru fiecare pixel, cu rezultate, de regulă, descrisă în nuanțe de gri. Cu toate acestea, adesea aceste imagini sunt apoi pictate prin utilizarea software-ului sau pur și simplu editarea manuală utilizând un editor grafic. Acest lucru se face, de obicei, pentru efectul estetic sau pentru a clarifica structura și, de regulă, nu adaugă informații despre eșantion.

În unele configurații despre proprietățile eșantionului, puteți colecta mai multe informații pe fiecare pixel, datorită utilizării mai multor detectoare. În Sam, atributele topografiei și ușurința materialului pot fi obținute utilizând o pereche de detectoare electronice de reflecție, iar astfel de atribute pot fi suprapuse într-o singură imagine de culoare, cu atribuirea unor culori primare diferite pentru fiecare atribut. Prin analogie, combinațiile semnalului electronic reflectat și secundar pot fi atribuite culorilor diferite și sunt aplicate la un micrograf de culoare, prezentând simultan proprietățile probei.

Unele tipuri de detectoare utilizate în SEM au capabilități analitice și pot furniza mai multe elemente de date pe fiecare pixel. Exemplele sunt detectoarele spectroscopiei cu raze X de energie utilizate în analiza elementară și sistemele de microscoape catodoluminescente, care analizează intensitatea și spectrul luminiscenței stimulate cu electroni în (de exemplu) eșantioane geologice. În sistemele SEM, utilizarea acestor detectoare este comună semnalului de culoare al semnalelor și le impune într-o singură imagine de culoare, deci diferențele în distribuția diferitelor componente de probă pot fi văzute și comparate. În plus, standardul de imagini electronice secundare poate fi combinat cu unul sau mai multe canale compozite, astfel încât să puteți compara structura și compoziția probei. Astfel de imagini pot fi făcute cu menținerea integrității complete a semnalului sursă, care nu se schimbă oricum.

dezavantaje

Microscoapele electronice ale drumului în producție și întreținere, dar valoarea totală și operațională a microscopului optic confocal este comparabilă cu microscoapele electronice de bază. Microscoapele care vizează obținerea permiselor mari ar trebui plasate în clădiri durabile (uneori subterane) și fără câmpuri electromagnetice externe. Eșantioanele trebuie luate în considerare în principal în vid, deoarece moleculele care constituie aerul vor elimina electronii. Una dintre excepții este mediul microscopului electronic de scanare, care permite discutarea probelor hidratate la o presiune scăzută (până la 2,7 kPa) și / sau mediu umed. Scanarea microscoapelor electronice care funcționează în modul obișnuit de înaltă vid, de regulă, ilustrează o probă conductivă; Prin urmare, materialele neconductoare necesită acoperire conducătoare (aur / palladiu, aliaj de carbon, osmiu etc.). Modul de joasă tensiune al microscoapelor moderne face posibilă observarea probelor neconductoare fără acoperire. Materialele neconductoare pot fi, de asemenea, descrise prin presiunea alternativă (sau mediul) a microscopului electronic de scanare.

Scopul aplicatiei

Istoria creării unui microscop electronic

În 1931, R. Rudenberg a primit un brevet pentru un microscop electronic de transmisie, iar în 1932 M. Knoll și E. Ruska a construit primul prototip al dispozitivului modern. Această lucrare E. Ruska în 1986 a fost marcată de Premiul Nobel în fizică, pe care Karl Binnigu și Henry Roorra i-au fost acordate lui și inventatorilor. Utilizarea unui microscop electronic translucent pentru cercetarea științifică a fost inițiată la sfârșitul anilor 1930 și apoi a apărut primul dispozitiv comercial construit de Siemens.

La sfârșitul anilor 1930 - începutul anilor 1940, au apărut primele microscoape electronice raster, formând o imagine a unui obiect cu o mișcare secvențială a sondei electronice a unei secțiuni transversale mici pe obiect. Utilizarea masivă a acestor instrumente în cercetarea științifică a început în anii 1960, când au realizat o perfecțiune tehnică semnificativă.

Un salt semnificativ (în anii '70) în dezvoltare a fost utilizat în locul catodelor termice - catode catodice și catozi cu autoeamissia rece, dar utilizarea lor necesită un vid semnificativ mai mare.

La sfârșitul anilor '90 - începutul anilor 2000, computerizarea și utilizarea detectoarelor CCD au crescut semnificativ stabilitatea și (relativ) ușurința utilizării.

Recent, în microscoapele electronice translucide avansate, se utilizează corelarea aberațiilor sferice și cromatice (ceea ce face ca distorsiunea principală a imaginii rezultată), dar utilizarea lor uneori complică în mod semnificativ utilizarea dispozitivului.

Tipuri de microscoape electronice

Microscopie electronică translucidă

Format: Finalizarea drumului

Tipul inițial de microscop electronic. Într-un microscop electronic de transmisie, un fascicul electronic de înaltă energie este utilizat pentru a forma o imagine. Fasciculele electronice este creat prin intermediul unui catod (tungsten, laborator 6, schottky sau emisii de teren rece). Bundurul electronic rezultat este de obicei accelerat la + 200 kEV (diverse tensiuni de la 20 de cabine sunt utilizate la 1MEV), concentrându-se sistemul de lentile electrostatice, trece prin eșantion, astfel încât o parte din ea trece prin eșantion, iar partea nu este. Astfel, fasciculul de electroni a trecut prin eșantion poartă informații despre structura eșantionului. Apoi, pachetul trece prin sistemul de lentile crescute și generează o imagine pe un ecran luminescent (de regulă, de la sulfură de zinc), o cameră foto sau o cameră CCD.

Rezoluția PEM este limitată în principal de aberația sferică. Unele PEM moderne au corecții de aberație sferică.

Principalele dezavantaje ale PEM sunt nevoia unui eșantion foarte subtil (aproximativ 100 nm) și instabilitatea (descompunerea) probelor sub grămadă. AAAAA

Translucid Raster (scanare) Microscopie electronică (Prem)

Articolul principal: Microscopul electronic raster translucent

Unul dintre tipurile de microscopie electronică translucidă (PEM), dar există dispozitive care rulează exclusiv în premiere. Fasciculele electronice este trecut printr-o probă relativ subțire, dar, spre deosebire de microscopia electronică de transmisie obișnuită, fasciculul de electroni se concentrează într-un punct, care se mișcă de-a lungul modelului de raster.

Microscopie electronică raster (scanare)

Baza este principiul televizorului al mișcării fasciculului subțire de electroni pe suprafața probei.

Microscopie electronică de joasă tensiune

Domeniul de aplicare al microscoapelor electronice

Producătorii majori mondiali de microscoape electronice

Vezi si

Notează

Link-uri

• Cele 15 cele mai bune imagini din 2011 realizate de microscoapele electronice ale imaginii pe site-ul recomandat sunt vopsite în mod arbitrar și sunt mai artistice decât valoarea științifică (microscoapele electronice produc imagini alb-negru și nu colorate).

Fundația Wikimedia. 2010.

Pentru a înțelege principiul funcționării microscopului luminos, este necesar să se ia în considerare structura sa.

Dispozitivul principal al biologiei este un sistem optic care constă dintr-un trepied, iluminat și o parte optică. Trepiedul include pantofi; Tabelul subiectului cu suportul de sticlă al containerului și două șuruburi care se deplasează tabelul în două direcții perpendiculare; Tubus, suport de tub; Macro- și microvinguri care se deplasează tubul în direcția verticală.

Pentru a ilumina obiectul, se utilizează iluminarea naturală împrăștiată sau artificială, care se realizează prin montarea staționară în pantoful microscopului sau conectată prin bara de iluminare.

Sistemul de iluminare include, de asemenea, o oglindă plată și concavă și un condensator situat sub tabelul de obiecte și constând din 2 lentile, o diafragmă de iris și o jantă pliabilă pentru filtrele ușoare. Partea optică include seturile de lentile și oculare care vă permit să studiați celule pe zoomi diferite.

Principiul funcționării microscopului luminos este că fasciculul luminos din sursa de lumină este colectat în condensator și este trimis la obiect. Trecerea prin el, razele de lumină se încadrează în sistemul lentilelor. Construiesc o imagine primară care crește cu ajutorul lentilelor oculare. În general, obiectivul și ocularul dau o imagine opusă imaginară și mărită a obiectului.

Principalele caracteristici ale oricărui microscop sunt rezolvarea și contrastul.

Capacitatea de rezolvare este distanța minimă pe care două puncte sunt afișate separat de un microscop.

Rezoluția de microscop calculează prin formula

unde l este lumina lungimii de undă a luminii,

b - unghiul dintre axa optică a obiectivului și cel mai deviator fascicul care se încadrează în ea,

n este indicele de refracție al mediului.

Cu cât lungimea de undă este mai mică a fasciculului, cele mai mici detalii pe care le putem observa prin microscop. Și cu cât este mai mare deschiderea obiectivului (n, cu atât rezoluția lentilei este mai mare.

Microscopul luminos poate crește rezoluția ochiului uman de aproximativ 1000 de ori. Acesta este un microscop de creștere "util". Când se utilizează partea vizibilă a spectrului de lumină, limita terminală a rezoluției microscopului de lumină este de 0,2-0,3 pm.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că microscopia ușoară ne permite să vedem particule mai puțin limită de permisiune. Acest lucru se poate face cu metoda "câmpului întunecat" sau "ultramicroscopie".

Smochin. unu Microscopul luminos: 1 - trepied; 2 - tabelul subiectului; 3 - duză; 4 - ocular; 5 - tubus; 6 este un dispozitiv pentru schimbarea lentilelor; 7 - Micro-obiectiv; 8 - Condensator; 9 - Mecanismul de mișcare a condensatorului; 10 - colector; 11 - Sistem de iluminat; 12 - Mecanism de focalizare a microscopului.

Structura unui microscop electronic

Partea principală a microscopului electronic este un cilindru de vid gol (aerul este dumping pentru a elimina interacțiunea electronilor cu constituentul și oxizarea firelor catodice). O tensiune înaltă este furnizată între catod și anod, pentru accelerarea suplimentară a electronilor. În obiectivul condensatorului (care este un electromagnet, ca toate lentilele de microscop electron), fasciculul de electroni se concentrează și cade pe obiectul studiat. Electronii din trecut se formează pe o lentilă obiectivă o imagine primară crescută care mărește lentila de proiecție și este proiectată pe ecran, care este acoperită cu un strat fluorescent pentru luminiscență atunci când electronii l-au lovit.

Smochin. 2. Microscop electronic: 1 - pistol electronic; 2 - Anod; 3 - Bobina pentru ajustarea armelor; 4 - supapa de arme; 5 - 1 lentilă condensată; 6 - 2 lentile condensate; 7 - bobină pentru înclinarea fasciculului; 8 - Diafragme de condensator 2; 9 - obiectiv obiectiv; 10 - unitate de probă; Diafragma de difracție 11; 12 - lentilă de difracție; 13 - lentilă intermediară; 14 - lentile de proiecție; 15 - lentilă de proiecție a 2-a; 16 - binoculară (creștere 12); 17 - bloc de vacuum al coloanei; 18 - o cameră foto pentru un film de bobină de 35 mm; 19 - ecran pentru focalizare; 20 - Camera pentru plăci; 21 - ecran principal; 22 - pompă de sorbție ionică.

Arheologie tehnologică)
Unele microscoape electronice sunt restaurate, alte firmware de nave spațiale, al treilea - sunt implicate în circuite de inginerie inversă cu microscop sub microscop. Cred că ocupația este teribil fascinantă.
Și, apropo, mi-am amintit postul minunat despre arheologia industrială.

Spoiler

Memoria corporativă este două specii: oameni și documentație. Oamenii își amintesc cum funcționează lucrurile și știu de ce. Uneori scriu aceste informații undeva și stochează înregistrările undeva. Aceasta se numește "documentație". Amnezia corporativă acționează în același mod: oamenii merg, iar documentația dispare, se rotește sau pur și simplu uită.

Am petrecut câteva decenii care lucrează într-o mare companie petrochimică. La începutul anilor 1980, am proiectat și am construit o plantă care modifică unele hidrocarburi la alte hidrocarburi. În următorii 30 de ani, memoria corporativă a slăbit despre această fabrică. Da, planta funcționează încă și aduce bani de la o firmă; Întreținerea este produsă, iar experții în mare parte au știut că trebuie să fie răsucite și unde să lovească faptul că planta continuă să lucreze.

Dar compania a uitat absolut cum funcționează această plantă.

Acest lucru sa întâmplat din cauza vină a mai multor factori:

Declinul industriei petrochimice din anii 1980 și 1990 ne-a făcut să nu mai acceptăm oameni noi. La sfârșitul anilor 1990, tipii sub vârsta de 35 de ani sau peste 55 au lucrat în grupul nostru, cu excepții foarte rare.
Ne-am mutat încet la proiectare folosind sisteme informatice.
Datorită reorganizărilor corporative, trebuia să ne mutăm fizic la întregul birou din loc în loc.
Fuziunea corporativă de câțiva ani a dizolvat complet compania într-o mai mare, provocând restructurarea globală a departamentelor și amestecului.
Arheologie industrială

La începutul anilor 2000, eu și câțiva dintre colegii mei s-au retras.

La sfârșitul anilor 2000, compania și-a adus aminte de fabrica și a crezut că ar fi frumos să faci ceva cu el. Spuneți, creșteți producția. De exemplu, puteți găsi un blocaj în procesul de producție și puteți îmbunătăți, - tehnologia nu a stat în urmă cu 30 de ani și poate atașa un alt atelier.

Și apoi compania din toate mahi este imprimată într-un zid de cărămidă. Cum a fost construită această plantă? De ce a fost construit exact așa și nu altfel? Cum funcționează exact? Ce este necesar Chan A, de ce atelierul B și în conductă sunt conectate, de ce conducta are un diametru de r, și nu d?

Amenzia corporativă în acțiune. Mașini uriașe construite de străini cu tehnologia lor străină, Chavicet, ca cap, dând grămada de polimeri pe munte. Compania este despre imperativă, cum să servească aceste mașini, dar nu are ideea că magia uimitoare se întâmplă înăuntru și nimeni nu are nici cea mai mică idee despre cum au fost creați. În general, oamenii nu sunt chiar siguri că este necesar să caute și nu știe care partid să dezvăluie această încurcătură.

Băieții se găsesc, care în timpul construcției acestei plante deja lucrate în firmă. Acum ocupă poziții înalte și stau în dulapuri separate, cu aer condiționat. Li se acordă o sarcină pentru a găsi documentația pentru fabrică. Aceasta nu mai este memorie corporativă, arată mai mult ca o arheologie industrială. Nimeni nu știe ce documentație de pe această plantă există dacă există deloc și, dacă da, în ce formă este stocată, în ce formate pe care le include în sine și unde se află fizic. Planta a fost proiectată de echipa de proiect, care nu mai este, în companie, care a fost absorbită de la birou, care a fost închisă utilizând metodele unei epoci pre-computer care nu se mai aplică.

Băieții își amintesc copilăria cu un fum obligatoriu în noroi, grăbesc mânecile de jachete scumpe și sunt acceptate pentru muncă.