ELEKTRONOVÝ MIKROSKOP- vysokonapäťové, vákuové zariadenie, v ktorom sa pomocou prúdu elektrónov získava zväčšený obraz predmetu. Určené na skúmanie a fotografovanie objektov pri veľkom zväčšení. Elektrónové mikroskopy majú vysoké rozlíšenie. Elektrónové mikroskopy sú široko používané vo vede, technike, biológii a medicíne.

Podľa princípu činnosti existujú transmisné (transmisné), skenovacie, (rastrové) a kombinované elektrónové mikroskopy. Ten môže pracovať v prenose, skenovaní alebo v dvoch režimoch súčasne.

Domáci priemysel začal vyrábať transmisné elektrónové mikroskopy koncom 40. rokov 20. storočia Potreba vytvorenia elektrónového mikroskopu bola spôsobená nízkou rozlišovacou schopnosťou svetelných mikroskopov. Na zvýšenie rozlíšenia bol potrebný zdroj žiarenia s kratšou vlnovou dĺžkou. Riešenie problému bolo možné len s použitím elektrónového lúča ako iluminátora. Vlnová dĺžka prúdu elektrónov sa zrýchlila v elektrické pole s potenciálovým rozdielom 50 000 V, je 0,005 nm. V súčasnosti sa pomocou transmisného elektrónového mikroskopu dosiahlo rozlíšenie 0,01 nm pre zlaté filmy.

Schéma prenosového typu elektrónového mikroskopu: 1 - elektrónová pištoľ; 2 - kondenzorové šošovky; 3 - šošovka; 4 - projekčné šošovky; 5 - trubica s okienkami, cez ktoré je možné pozorovať obraz; 6 - vysokonapäťový kábel; 7 - vákuový systém; 8 - ovládací panel; 9 - stojan; 10 - vysokonapäťové napájanie; 11 - zdroj energie pre elektromagnetické šošovky.

Schematický diagram transmisného elektrónového mikroskopu sa príliš nelíši od diagramu svetelný mikroskop(cm). Dráhy lúčov a základné konštrukčné prvky oboch mikroskopov sú podobné. Napriek širokej škále vyrábaných elektrónových mikroskopov sú všetky vyrobené podľa rovnakej schémy. Hlavným konštrukčným prvkom transmisného elektrónového mikroskopu je stĺpik mikroskopu, ktorý pozostáva zo zdroja elektrónov (elektrónovej pištole), sústavy elektromagnetických šošoviek, stolíka s držiakom objektu, luminiscenčného plátna a zariadenia na záznam fotografií (viď. diagram). Všetky konštrukčné prvky stĺpca mikroskopu sú zostavené hermeticky. Systém vákuových púmp vytvára hlboké vákuum v kolóne pre nerušený prechod elektrónov a na ochranu vzorky pred zničením.

Tok elektrónov sa tvorí v mikroskopickej pištoli, postavenej na princípe trojelektródovej výbojky (katóda, anóda, riadiaca elektróda). V dôsledku tepelnej emisie zo zahriatej volfrámovej katódy v tvare V sa uvoľňujú elektróny, ktoré sú v elektrickom poli urýchľované na vysoké energie s rozdielom potenciálov od niekoľkých desiatok do niekoľkých stoviek kilovoltov. Cez otvor v anóde prúdi elektróny do lúmenu elektromagnetických šošoviek.

Spolu s volfrámovými termionickými katódami v elektrónovom mikroskope sa používajú tyčové a poľné emisné katódy, ktoré poskytujú vysoká hustota elektrónový lúč. Na ich fungovanie je však potrebné vákuum najmenej 10 ^ -7 mm Hg. Art., čo vytvára ďalšie konštrukčné a prevádzkové ťažkosti.

Ďalším hlavným konštrukčným prvkom stĺpika mikroskopu je elektromagnetická šošovka, čo je cievka s veľkým počtom závitov tenkého medeného drôtu, umiestnená v mäkkom železnom obale. Pri prechode cez vinutie objektívu elektrický prúd vzniká v ňom elektromagnetické pole, ktorého siločiary sú sústredené vo vnútornom prstencovom roztrhnutí plášťa. Na zvýšenie magnetického poľa je v oblasti diskontinuity umiestnený pólový nástavec, ktorý umožňuje získať silné, symetrické pole s minimálnym prúdom vo vinutí šošovky. Nevýhodou elektromagnetických šošoviek sú rôzne aberácie, ktoré ovplyvňujú rozlišovaciu schopnosť mikroskopu. Najvyššia hodnota má astigmatizmus spôsobený asymetriou magnetického poľa šošovky. Na jej odstránenie sa používajú mechanické a elektrické stigmátory.

Úlohou dvojitých kondenzorových šošoviek, podobne ako kondenzoru svetelného mikroskopu, je zmeniť osvetlenie objektu zmenou hustoty toku elektrónov. Membrána kondenzačnej šošovky s priemerom 40-80 mikrónov vyberá centrálnu, najrovnomernejšiu časť elektrónovej múky. Objektív je šošovka s najkratším dosahom so silným magnetickým poľom. Jeho úlohou je zaostriť a spočiatku zväčšiť uhol pohybu elektrónov, ktoré prešli objektom. Kvalita spracovania a homogenita materiálu pólového nástavca šošovky objektívu do značnej miery určuje rozlišovaciu schopnosť mikroskopu. V medzišošovkách a projekčných šošovkách dochádza k ďalšiemu zvýšeniu uhla pohybu elektrónov.

Na kvalitu výroby stolíka a držiaka objektu sú kladené špeciálne požiadavky, pretože musia vzorku pri veľkom zväčšení nielen posúvať a nakláňať v daných smeroch, ale v prípade potreby ju aj podrobiť naťahovaniu, zahrievaniu alebo chladeniu.

Pomerne zložitým elektronicko-mechanickým zariadením je fotozáznamová časť mikroskopu, ktorá umožňuje automatickú expozíciu, výmenu fotografického materiálu a zaznamenávanie potrebných režimov mikroskopu.

Na rozdiel od svetelného mikroskopu je predmet skúmania v transmisnom elektrónovom mikroskope pripevnený na tenkých mriežkach z nemagnetického materiálu (meď, paládium, platina, zlato). Na siete sa pripevní film-substrát z kolódia, formvaru alebo uhlíka s hrúbkou niekoľkých desiatok nanometrov, následne sa nanesie materiál, ktorý sa podrobí mikroskopickému skúmaniu. Interakcia dopadajúcich elektrónov s atómami vzorky vedie k zmene smeru ich pohybu, odchýlke pod nepodstatnými uhlami, odrazu alebo úplnej absorpcii. Na tvorbe obrazu na luminiscenčnom plátne alebo fotografickom materiáli sa podieľajú len tie elektróny, ktoré boli vychýlené materiálom vzorky pod nepodstatnými uhlami a boli schopné prejsť apertúrnou clonou šošovky objektívu. Kontrast obrazu závisí od prítomnosti ťažkých atómov vo vzorke, ktoré silne ovplyvňujú smer pohybu elektrónov. Na zvýšenie kontrastu biologických objektov postavených prevažne zo svetelných prvkov použite rôzne metódy kontrastné (viď. Elektrónová mikroskopia).

V transmisnom elektrónovom mikroskope je možné získať obraz vzorky v tmavom poli, keď je osvetlená šikmým elektrónovým lúčom. V tomto prípade elektróny rozptýlené vzorkou prechádzajú cez apertúrnu clonu. Mikroskopia v tmavom poli zvyšuje kontrast obrazu pri vysokom rozlíšení detailov vzorky. Transmisný elektrónový mikroskop tiež zabezpečuje mikrodifrakčný režim minimálnych kryštálov. Prechod z režimu svetlého poľa do režimu tmavého poľa a mikrodifrakcia si nevyžaduje významné zmeny v usporiadaní mikroskopu.

V rastrovacom elektrónovom mikroskope je tok elektrónov generovaný vysokonapäťovou pištoľou. Tenký zväzok elektrónov (elektrónová sonda) sa vytvára pomocou dvojitých kondenzorových šošoviek. Pomocou vychyľovacích cievok sa elektrónová sonda rozmiestni na povrch vzorky a spôsobí žiarenie. Skenovací systém v skenovacom elektrónovom mikroskope sa podobá systému, pomocou ktorého sa získava televízny obraz. Interakcia elektrónového lúča so vzorkou vedie k objaveniu sa rozptýlených elektrónov, ktoré stratili časť svojej energie pri interakcii s atómami vzorky. Na vytvorenie objemového obrazu v skenovacom elektrónovom mikroskope sa elektróny zbierajú špeciálnym detektorom, zosilňujú sa a privádzajú do skenovacieho generátora. Počet odrazených a sekundárnych elektrónov v každom jednotlivom bode závisí od reliéfu a chemického zloženia vzorky, podľa toho sa mení jas a kontrast obrazu objektu na kineskopu. Rozlíšenie rastrovacieho elektrónového mikroskopu dosahuje 3 nm, zväčšenie 300 000. Vysoké vákuum v kolóne rastrovacieho elektrónového mikroskopu zabezpečuje povinnú dehydratáciu biologických vzoriek pomocou organických rozpúšťadiel alebo ich lyofilizáciu zo zmrazeného stavu.

Kombinovaný elektrónový mikroskop môže byť vytvorený na báze transmisného alebo rastrovacieho elektrónového mikroskopu. Pomocou kombinovaného elektrónového mikroskopu môžete súčasne študovať vzorku v transmisnom a skenovacom režime. V kombinovanom elektrónovom mikroskope, rovnako ako v skenovacom mikroskope, existuje možnosť röntgenovej štrukturálnej, energeticky disperznej analýzy chemického zloženia objektu, ako aj opticko-štrukturálnej strojovej analýzy obrazov.

Pre zvýšenie efektivity využívania všetkých typov elektrónových mikroskopov boli vytvorené systémy, ktoré umožňujú previesť elektrónový mikroskopický obraz do digitálnej podoby s následným spracovaním týchto informácií v počítači.

Bibliografia: Stoyanova I.G. a Anasknn I.F. Fyzické základy metódy transmisnej elektrónovej mikroskopie, M., 1972; Suvorov A. L. Mikroskopia vo vede a technike, M., 1981; Finean J. Biologické ultraštruktúry, trans. z angl., M., 1970; Schimmel G. Technika elektrónovej mikroskopie, trans. s tým .. M., 1972. Pozri tiež bibliogr. k čl. Elektrónová mikroskopia.

V modernom svete mikroskop sa považuje za nevyhnutné optické zariadenie. Je ťažké si predstaviť takéto sféry bez toho. ľudská aktivita ako biológia, medicína, chémia, výskum vesmíru, Genetické inžinierstvo.


Mikroskopy sa používajú na štúdium najrôznejších predmetov a umožňujú vám vidieť štruktúry do najmenších detailov, ktoré sú voľným okom neviditeľné. Komu ľudstvo vďačí za vzhľad tohto užitočného zariadenia? Kto a kedy vynašiel mikroskop?

Kedy sa objavil prvý mikroskop?

História zariadenia má korene v staroveku. Schopnosť zakrivených povrchov odrážať a lámať sa slnečné svetlo si všimol už v 3. storočí pred Kristom bádateľ Euklides. Vo svojich dielach vedec našiel vysvetlenie pre vizuálny nárast objektov, ale potom jeho objav nenašiel praktické uplatnenie.

Najviac skoré informácie o mikroskopoch sa vracia k XVIII storočia... V roku 1590 holandský majster Zachary Jansen umiestnil dve šošovky z okuliarov do jednej trubice a bol schopný vidieť predmety zväčšené 5 až 10-krát.


Neskôr slávny výskumník Galileo Galilei vynašiel ďalekohľad a upozornil na zaujímavá vlastnosť: Ak ho posuniete ďaleko od seba, malé predmety sa dajú výrazne zväčšiť.

Kto zostrojil prvé optické zariadenie?

Skutočný vedecko-technický prelom vo vývoji mikroskopu nastal v 17. storočí. V roku 1619 holandský vynálezca Cornelius Drebbel vynašiel mikroskop s konvexnými šošovkami a na konci storočia ďalší Holanďan Christian Huygens predstavil svoj model, v ktorom sa dali nastavovať okuláre.

Dokonalejší prístroj vynašiel vynálezca Anthony Van Leeuwenhoek, ktorý vytvoril prístroj s jednou veľkou šošovkou. Počas nasledujúceho jeden a pol storočia tento produkt dal najvyššia kvalita obrázky, preto je Levenguk často nazývaný vynálezcom mikroskopu.

Kto vynašiel prvý kompozitný mikroskop?

Predpokladá sa, že optické zariadenie nevynašiel Leeuwenhoek, ale Robert Hooke, ktorý v roku 1661 vylepšil Huygensov model pridaním ďalšej šošovky. Výsledný typ zariadenia sa stal jedným z najpopulárnejších vo vedeckej komunite a bol široko používaný až do polovice 18. storočia.


V budúcnosti mnoho vynálezcov priložilo ruku k vývoju mikroskopu. V roku 1863 Henry Sorby vynašiel polarizačné zariadenie, ktoré umožnilo výskum, a v 70. rokoch 19. storočia Ernst Abbe rozvinul teóriu mikroskopov a objavil bezrozmerné Abbeho číslo, čo viedlo k vyspelejším optickým zariadeniam.

Kto je vynálezcom elektrónového mikroskopu?

V roku 1931 si vedec Robert Rudenberg patentoval nové zariadenie, ktoré dokázalo zväčšovať objekty pomocou elektrónových lúčov. Prístroj dostal názov elektrónový mikroskop a našiel široké uplatnenie v mnohých vedách vďaka vysokému rozlíšeniu, ktoré je tisíckrát lepšie ako konvenčná optika.

O rok neskôr vytvoril Ernst Ruska prototyp moderného elektronického zariadenia, za ktorý mu bola udelená Nobelova cena. Už koncom 30. rokov 20. storočia sa jeho vynález začal hojne využívať v vedecký výskum... V rovnakom čase začal Siemens vyrábať elektrónové mikroskopy pre komerčné využitie.

Kto je autorom nanoskopu?

Doposiaľ najinovatívnejším typom optického mikroskopu je nanoskop, ktorý v roku 2006 vyvinula skupina vedcov vedená nemeckým vynálezcom Stefanom Hellom.


Nové zariadenie umožňuje nielen prekonať bariéru Abbeho čísla, ale poskytuje aj možnosť pozorovať objekty s rozmermi 10 nanometrov alebo menej. Okrem toho prístroj poskytuje vysokokvalitné 3D snímky objektov, ktoré boli predtým pre bežné mikroskopy nedostupné.

Elektrónová mikroskopia je metóda štúdia štruktúr, ktoré sú mimo dohľadu svetelného mikroskopu a majú rozmery menšie ako jeden mikrón (od 1 mikrónu do 1-5 Å).

Činnosť elektrónového mikroskopu (obr.) Je založená na použití usmerneného toku, ktorý vo svetelnom mikroskope zohráva úlohu svetelného lúča a úlohu šošoviek zohrávajú magnety (magnetické šošovky).

Vzhľadom na to, že rôzne časti skúmaného objektu zadržiavajú elektróny rôznymi spôsobmi, na obrazovke elektrónového mikroskopu sa získa čiernobiely obraz skúmaného objektu, zväčšený desať a stotisíckrát. Transmisné elektrónové mikroskopy sa používajú najmä v biológii a medicíne.

Elektrónová mikroskopia vznikla v 30. rokoch, kedy boli získané prvé snímky niektorých vírusov (vírus tabakovej mozaiky a bakteriofágy). Elektrónová mikroskopia našla v súčasnosti najrozšírenejšie uplatnenie vo virológii a viedla k vytvoreniu nových vedných odborov. Keď sa používa elektrónová mikroskopia biologických objektov špeciálne metódy príprava prípravkov. To je potrebné na identifikáciu jednotlivých komponentov študovaných objektov (bunky, baktérie, vírusy atď.), Ako aj na zachovanie ich štruktúry vo vysokom vákuu pod elektrónovým lúčom. Študuje sa pomocou elektrónovej mikroskopie vonkajšia forma objektu, molekulárnu organizáciu jeho povrchu, pomocou metódy ultratenkých rezov skúma vnútornú štruktúru objektu.

Elektrónová mikroskopia v kombinácii s biochemickými, cytochemickými výskumnými metódami, imunofluorescenciou a röntgenovou difrakčnou analýzou umožňuje posúdiť zloženie a funkciu štruktúrnych prvkov buniek a vírusov.

Elektrónový mikroskop 70. rokov minulého storočia

Elektrónová mikroskopia – štúdium mikroskopických objektov pomocou elektrónového mikroskopu.

Elektrónový mikroskop je elektrónovo-optický prístroj s rozlíšením niekoľkých angstromov a umožňuje vizuálne študovať jemnú štruktúru mikroskopických štruktúr a dokonca aj niektorých molekúl.

Ako zdroj elektrónov na vytvorenie elektrónového lúča, ktorý nahrádza svetelný lúč, slúži trojelektródové delo zložené z katódy, riadiacej elektródy a anódy (obr. 1).


Ryža. 1. Trojelektródová pištoľ: 1 - katóda; 2 - riadiaca elektróda; 3 - elektrónový lúč; 4 - anóda.

Elektromagnetické šošovky, používané v elektrónovom mikroskope namiesto optických šošoviek, sú viacvrstvové solenoidy uzavreté v puzdrách vyrobených z magneticky mäkkého materiálu, ktoré majú na vnútri nemagnetická medzera (obr. 2).


Ryža. 2. Elektromagnetická šošovka: 1 - pólový nástavec; 2 - mosadzný krúžok; 3 - vinutie; 4 - škrupina.

Elektrické a magnetické polia vytvorené v elektrónovom mikroskope sú osovo symetrické. Pôsobením týchto polí sa nabité častice (elektróny) vystupujúce z jedného bodu objektu v malom uhle opäť zhromažďujú v rovine obrazu. Celý elektrónovo-optický systém je uzavretý v stĺpci elektrónového mikroskopu (obr. 3).

Ryža. 3. Elektrónovo-optický systém: 1 - riadiaca elektróda; 2 - membrána prvého kondenzátora; 3 - membrána druhého kondenzátora; 4 - stigmátor druhého kondenzátora; 5 - objekt; 6 - šošovka objektívu; 7 - stigmátor šošovky objektívu; 8 - stredný stigmátor šošovky; 9 - clona projekčnej šošovky; 10 - katóda; 11 - anóda; 12 - prvý kondenzátor; 13 - druhý kondenzátor; 14 - korektor zaostrenia; 15 - stolík držiaka predmetov; 16 - clona šošovky objektívu; 17 - membrána voliča; 18 - stredná šošovka; 19 - projekčná šošovka; 20 - obrazovka.

Elektrónový lúč generovaný elektrónovým delom je nasmerovaný do poľa pôsobenia kondenzátorových šošoviek, ktoré umožňujú meniť hustotu, priemer a apertúru lúča dopadajúceho na skúmaný objekt v širokom rozsahu. V kamere objektu je inštalovaný javisko, ktorého konštrukcia zabezpečuje pohyb objektu vo vzájomne kolmých smeroch. V tomto prípade môžete postupne kontrolovať oblasť rovnajúcu sa 4 mm 2 a vybrať najzaujímavejšie oblasti.

Objektív je umiestnený za kamerou objektu, čo umožňuje dosiahnuť ostrý obraz objektu. Poskytuje aj prvý zväčšený obraz objektu a pomocou následných, medzišošoviek a projekčných šošoviek možno celkové zväčšenie zvýšiť na maximum. Na obrazovke sa objaví obraz objektu, ktorý pôsobením elektrónov luminiscenuje. Za obrazovkou sú fotografické dosky. Stabilita činnosti elektrónového dela, ako aj čistota obrazu, spolu s ďalšími faktormi (stálosť vysokého napätia atď.) do značnej miery závisia od hĺbky riedenia v stĺpci elektrónového mikroskopu, preto kvalita zariadenia je do značnej miery determinovaný vákuovým systémom (čerpadlá, čerpacie kanály, kohútiky, ventily, tesnenia) (obr. 4). Požadované vákuum vo vnútri kolóny je dosiahnuté vďaka vysokej účinnosti vákuových čerpadiel.

Predtlak v celom vákuovom systéme je vytvorený mechanickou pumpou prednej línie, potom sa aktivuje olejová difúzna pumpa; obe čerpadlá sú zapojené do série a zabezpečujú vysoké vákuum v kolóne mikroskopu. Zavedenie olejovej posilňovacej pumpy do systému elektrónového mikroskopu umožnilo vypnúť pumpu prednej línie na dlhú dobu.


Ryža. 4. Vákuový obvod elektrónového mikroskopu: 1 - lapač chladený tekutým dusíkom (studená linka); 2 - vysokovákuový ventil; 3 - difúzne čerpadlo; 4 - obtokový ventil; 5 - malý vyrovnávací valec; 6 - posilňovacie čerpadlo; 7 - mechanická predvákuová pumpa predbežného vákua; 8 - štvorcestný ventilový kohút; 9 - veľký vyrovnávací valec; 10 - stĺpec elektrónového mikroskopu; 11 - ventil pre vpúšťanie vzduchu do stĺpca mikroskopu.

Elektrický obvod mikroskopu pozostáva z vysokonapäťových zdrojov, ohrevu katódy, napájacieho zdroja elektromagnetických šošoviek a systému, ktorý dodáva striedavé sieťové napätie do motora čerpadla prednej línie, pece difúzneho čerpadla a osvetlenia ovládacieho panela. Na napájacie zariadenie sú kladené veľmi vysoké požiadavky: napríklad pre elektrónový mikroskop s vysokým rozlíšením by stupeň nestability vysokého napätia nemal presiahnuť 5 · 10 -6 za 30 sekúnd.

Tepelnou emisiou vzniká intenzívny elektrónový lúč. Vysokofrekvenčný generátor slúži ako zdroj žhavenia pre katódu, čo je volfrámové vlákno v tvare V. Generované napätie s frekvenciou oscilácie 100-200 kHz poskytuje monochromatický elektrónový lúč. Šošovky elektrónového mikroskopu sú napájané konštantným vysoko stabilizovaným prúdom.


Ryža. 5. Elektrónový mikroskop UEMV-100B na štúdium živých mikroorganizmov.

Vyrábajú sa zariadenia (obr. 5) s garantovaným rozlíšením 4,5 Å; na niektorých unikátnych fotografiách sa získalo rozlíšenie 1,27 Å, blížiace sa veľkosti atómu. Užitočné zväčšenie je 200 000.

Elektrónový mikroskop je presný prístroj, ktorý si vyžaduje špeciálne metódy prípravy. Biologické objekty nízky kontrast, preto je potrebné umelo zvýšiť kontrast lieku. Existuje niekoľko spôsobov, ako zvýšiť kontrast liekov. Pri zatienení preparátu pod uhlom platinou, volfrámom, uhlíkom atď. je možné určiť rozmery na snímkach elektrónového mikroskopu pozdĺž všetkých troch osí priestorového súradnicového systému. S pozitívnym kontrastom sa liek kombinuje s vo vode rozpustnými soľami ťažkých kovov (octan uranyl, oxid olovnatý, manganistan draselný atď.). V prípade negatívneho kontrastu je prípravok obklopený tenkou vrstvou amorfná látka vysoká hustota, nepriepustné pre elektróny (molybdenan amónny, octan uranyl, kyselina fosforečná a volfrámová atď.).

Elektronická mikroskopia vírusov (viroskopia) viedla k výraznému pokroku v štúdiu ultrajemnej, submolekulárnej štruktúry vírusov (pozri). Spolu s fyzikálnymi, biochemickými a genetické metódy výskumu k vzniku a rozvoju prispelo aj využitie elektrónovej mikroskopie molekulárna biológia... Predmetom tohto nového odvetvia biológie je submikroskopická organizácia a fungovanie buniek u ľudí, zvierat, rastlín, baktérií a mykoplazmov, ako aj organizácia rickettsie a vírusov (obr. 6). Vírusy, veľké molekuly bielkovín a nukleových kyselín (RNA, DNA), jednotlivé fragmenty buniek (napr. molekulárna štruktúraškrupina bakteriálne bunky) možno skúmať pomocou elektrónového mikroskopu po špeciálnej úprave: zatienenie kovom, pozitívne alebo negatívne kontrastujúce s uranylacetátom alebo kyselinou fosforečnou a volfrámovou, ako aj inými zlúčeninami (obr. 7).

Ryža. 6. Bunka tkanivovej kultúry srdca opice cynomolgus, infikovaná vírusom variola (X 12 000): 1 - jadro; 2 - mitochondrie; 3 - cytoplazma; 4 - vírus.
Ryža. 7. Vírus chrípky (negatívny kontrast (X450 000): 1 - obal; 2 - ribonukleoproteín.

Metóda negatívneho kontrastu na povrchu mnohých vírusov odhalila pravidelne umiestnené skupiny proteínových molekúl - kapsoméry (obr. 8).

Ryža. 8. Fragment povrchu kapsidy herpes vírusu. Jednotlivé kapsoméry (X500 000) sú viditeľné: 1 - bočný pohľad; 2 je pohľad zhora.
Ryža. 9. Ultratenký rez baktérie Salmonella typhimurium (X80 000): 1 - jadro; 2 - škrupina; 3 - cytoplazma.

Vnútorná štruktúra baktérie a vírusy, ako aj iné väčšie biologické objekty je možné študovať až po ich rozrezaní ultratómom a príprave najtenších rezov s hrúbkou 100-300 Å. (obr. 9). Vďaka zlepšeným metódam fixácie, liatia a polymerizácie biologických predmetov, použitiu diamantových a sklenených nožov na ultratomáciu, ako aj použitiu vysoko kontrastných zlúčenín na farbenie sériových rezov bolo možné získať ultratenké rezy nielen veľkých , ale aj najmenšie vírusy ľudí, zvierat, rastlín a baktérií.

Transmisný elektrónový mikroskop je zariadenie na získanie zväčšeného obrazu mikroskopických predmetov pomocou elektrónových lúčov. Elektrónové mikroskopy majú vyššiu rozlišovaciu schopnosť ako optické mikroskopy, navyše ich možno použiť aj na získanie Ďalšie informácie o materiáli a štruktúre objektu.
Prvý elektrónový mikroskop zostrojili v roku 1931 nemeckí inžinieri Ernst Ruska a Max Stem. Ernst Ruska dostal za tento objav Nobelová cena vo fyzike v roku 1986. Podelil sa oň s vynálezcami tunelovacieho mikroskopu, pretože Nobelov výbor mal pocit, že na vynálezcov elektrónového mikroskopu sa neprávom zabudlo.
V elektrónovom mikroskope sa na získanie obrazu využívajú zaostrené elektrónové lúče, ktoré bombardujú povrch skúmaného objektu. Obraz je možné pozorovať rôzne cesty- v lúčoch, ktoré prešli objektom, v odrazených lúčoch, registrujúcich sekundárne elektróny, príp röntgen... Zaostrenie elektrónového lúča pomocou špeciálnych elektronických šošoviek.
Elektrónové mikroskopy dokážu zväčšiť obraz až 2 milióny krát. Vysoké rozlíšenie elektrónových mikroskopov sa dosahuje vďaka krátkej vlnovej dĺžke elektrónov. Kým vlnová dĺžka viditeľného svetla je v rozsahu 400 až 800 nm, vlnová dĺžka elektrónu zrýchleného pri potenciáli 150 V je 0,1 nm. Elektrónové mikroskopy teda môžu prakticky považovať objekty veľkosti atómu, hoci v praxi je to ťažké.
Schematická štruktúra elektrónového mikroskopu Štruktúru elektrónového mikroskopu môžeme uvažovať na príklade zariadenia pracujúceho na prenos. Vytvára sa monochromatický elektrónový lúč elektrónová pištoľ... Jeho výkon zvyšuje kondenzorový systém pozostávajúci z kondenzorovej membrány a elektronických šošoviek. V závislosti od typu šošovky, magnetickej alebo elektrostatickej, sa rozlišujú magnetické a elektrostatické mikroskopy. Následne lúč zasiahne predmet a rozptýli sa na ňom. Rozptýlený lúč prechádza cez otvor a vstupuje do šošovky objektívu, ktorá je určená na roztiahnutie obrazu. Natiahnutý elektrónový lúč spôsobuje, že fosfor na obrazovke svieti. V moderné mikroskopy používa sa niekoľko stupňov zväčšenia.
Apertúrna clona objektívu elektrónového mikroskopu je veľmi malá, dosahuje len stotiny milimetra.
Ak je lúč elektrónov z objektu poslaný priamo na obrazovku, potom sa objekt na ňom javí ako tmavý a okolo neho sa vytvorí svetlé pozadie. Tento obrázok sa nazýva svitlopolnym. Ak namiesto základne dopadá lúč do otvoru šošovky objektívu, ale je rozptýlený, potom temné pole Snímky. Obraz v tmavom poli je kontrastnejší ako v svitovom poli, ale jeho rozlíšenie je nižšie.
Je ich veľa odlišné typy a návrhy elektrónových mikroskopov. Hlavné sú:

Priesvitný elektrónový mikroskop je zariadenie, v ktorom elektrónový lúč presvitá cez predmet.

Skenovací transmisný elektrónový mikroskop umožňuje študovať jednotlivé oblasti objektu.

Skenovací elektrónový mikroskop využíva sekundárne elektróny vyrazené elektrónovým lúčom na štúdium povrchu objektu.

Reflexný elektrónový mikroskop využíva elasticky rozptýlené elektróny.

Elektrónový mikroskop môže byť vybavený aj detekčným systémom röntgenových lúčov, ktoré pri zrážke s vysokoenergetickými elektrónmi emitujú vysoko excitované atómy hmoty. Keď je elektrón vyrazený z vnútorných elektrónových obalov, vytvorí sa charakteristické röntgenové žiarenie, ktoré možno skúmať na zistenie chemické zloženie materiál.
Štúdium spektra nepružne rozptýlených elektrónov umožňuje získať informácie o charakteristických elektrónových excitáciách v materiáli skúmaného objektu.
Elektrónové mikroskopy sú široko používané vo fyzike, materiálovej vede, biológii.

Včera som fotil biele Audi. Vznikla skvelá fotka audia zboku. Škoda, že na fotke nie je vidieť tuning.

Obsah predmetu "Elektrónová mikroskopia. Membrána.":









Elektrónové mikroskopy sa objavil v 30. rokoch 20. storočia a rozšíril sa v 50. rokoch 20. storočia.

Na obrázku je znázornená moderná prevodovka (priesvitná) elektrónový mikroskop a obrázok ukazuje dráhu elektrónového lúča v tomto mikroskope. V transmisnom elektrónovom mikroskope prechádzajú elektróny vzorkou pred vytvorením obrazu. Takýto elektrónový mikroskop bol skonštruovaný ako prvý.

Elektrónový mikroskop otočený hore nohami v porovnaní so svetelným mikroskopom. Žiarenie sa aplikuje na vzorku zhora a obraz sa vytvorí v spodnej časti. Princíp činnosti elektrónového mikroskopu je v podstate rovnaký ako pri svetelnom mikroskope. Elektrónový lúč je nasmerovaný kondenzorovými šošovkami na vzorku a výsledný obraz je potom zväčšený ďalšími šošovkami.

V tabuľke sú zhrnuté niektoré podobnosti a rozdiely medzi svetlom a elektrónové mikroskopy... V hornej časti stĺpca elektrónového mikroskopu je zdroj elektrónov - volfrámové vlákno, podobné tomu, ktoré sa nachádza v klasickej žiarovke. Je naň privedené vysoké napätie (napríklad 50 000 V) a vlákno vyžaruje prúd elektrónov. Elektromagnety zaostrujú elektrónový lúč.

Vo vnútri kolóny sa vytvorí hlboké vákuum. Je to potrebné, aby sa minimalizoval rozptyl. elektróny v dôsledku ich zrážky s časticami vzduchu. Na vyšetrenie v elektrónovom mikroskope možno použiť len veľmi tenké rezy alebo častice, pretože elektrónový lúč je takmer úplne absorbovaný väčšími predmetmi. Časti objektu s relatívne vyššou hustotou absorbujú elektróny, a preto sa na výslednom obrázku javia tmavšie. Na zafarbenie vzorky sa používajú ťažké kovy ako olovo a urán, aby sa zvýšil kontrast.

Elektróny sú pre ľudské oko neviditeľné, preto sú nasmerované do fluorescenčného, ​​ktorý reprodukuje viditeľný (čiernobiely) obraz. Ak chcete urobiť fotografiu, obrazovka sa odstráni a elektróny sa nasmerujú priamo na film. Fotografia urobená v elektrónovom mikroskope sa nazýva elektrónová mikrofotografie.

Výhoda elektrónového mikroskopu:
1) vysoké rozlíšenie(0,5 nm v praxi)


Nevýhody elektrónového mikroskopu:
1) materiál pripravený na výskum musí byť mŕtvy, pretože počas procesu pozorovania je vo vákuu;
2) je ťažké si byť istý, že objekt reprodukuje živú bunku vo všetkých jej detailoch, pretože fixácia a farbenie študovaného materiálu môže zmeniť alebo poškodiť jeho štruktúru;
3) samotný elektrónový mikroskop a jeho údržba sú drahé;
4) príprava materiálu na prácu s mikroskopom je časovo náročná a vyžaduje si vysokokvalifikovaný personál;
5) skúmané vzorky sa pôsobením elektrónového lúča postupne ničia. Preto v prípade potreby podrobná štúdia ukážku, treba ju odfotiť.