กล้องจุลทรรศน์แสงและอิเล็กตรอน ประเภทของกล้องจุลทรรศน์: คำอธิบาย ลักษณะสำคัญ วัตถุประสงค์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากแสงอย่างไร

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน - อุปกรณ์สำหรับรับภาพขยายของวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งใช้ลำแสงอิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีความละเอียดสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อให้ได้ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุและโครงสร้างของวัตถุ
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตัวแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1931 โดยวิศวกรชาวเยอรมัน Ernst Ruska และ Max Stem Ernst Ruska ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับการค้นพบนี้ในปี 1986 เขาแบ่งปันกับผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์เพราะคณะกรรมการโนเบลรู้สึกว่าผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถูกลืมอย่างไม่ยุติธรรม
ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนแบบโฟกัสจะถูกใช้เพื่อให้ได้ภาพซึ่งจะพุ่งไปที่พื้นผิวของวัตถุภายใต้การศึกษา สามารถชมภาพได้ วิธีทางที่แตกต่าง- ในรังสีที่ผ่านวัตถุ, ในรังสีสะท้อน, การลงทะเบียนอิเล็กตรอนทุติยภูมิ, หรือ เอ็กซเรย์... การโฟกัสลำแสงอิเล็กตรอนโดยใช้เลนส์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษ
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถขยายภาพได้ถึง 2 ล้านครั้ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่มีความละเอียดสูงทำได้เนื่องจากความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนสั้น ในขณะที่ความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้อยู่ในช่วง 400 ถึง 800 นาโนเมตร ความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนที่เร่งขึ้นที่ศักย์ไฟฟ้า 150 V คือ 0.1 นาโนเมตร ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงสามารถพิจารณาวัตถุที่มีขนาดเท่ากับอะตอมได้ แม้ว่าในทางปฏิบัติจะเป็นเรื่องยากก็ตาม
โครงสร้างแผนผังของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน โครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถพิจารณาได้จากตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ทำงานในการส่งผ่าน ลำแสงอิเล็กตรอนแบบเอกรงค์ถูกสร้างขึ้นในปืนอิเล็กตรอน เพิ่มประสิทธิภาพด้วยระบบคอนเดนเซอร์ซึ่งประกอบด้วยไดอะแฟรมคอนเดนเซอร์และเลนส์อิเล็กทรอนิกส์ ขึ้นอยู่กับชนิดของเลนส์ แม่เหล็กหรือไฟฟ้าสถิต ความแตกต่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์แม่เหล็กและไฟฟ้าสถิต ในอนาคตลำแสงจะกระทบกับวัตถุและกระเจิงไปบนวัตถุ ลำแสงที่กระจัดกระจายผ่านรูรับแสงและเข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งออกแบบมาเพื่อขยายภาพ ลำแสงอิเล็กตรอนที่ยืดออกทำให้สารเรืองแสงเรืองแสงบนหน้าจอ ในกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ใช้กำลังขยายหลายระดับ
ไดอะแฟรมรูรับแสงของวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งในร้อยของมิลลิเมตร
หากลำแสงอิเล็กตรอนจากวัตถุถูกส่งไปยังหน้าจอโดยตรง วัตถุนั้นก็จะดูมืดบนนั้น และพื้นหลังสีอ่อนจะก่อตัวขึ้นรอบๆ ภาพนี้มีชื่อว่า svitlopolnymหากลำแสงตกลงไปในรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุแทนที่จะเป็นฐาน แต่กลับเป็นลำแสงที่กระจัดกระจาย darkfieldรูปภาพ ภาพ dark-field มีความเปรียบต่างมากกว่าภาพ svit-field แต่มีความละเอียดต่ำกว่า
มีมากมาย ประเภทต่างๆและการออกแบบกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน คนหลักคือ:

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบโปร่งแสงเป็นอุปกรณ์ที่ลำแสงอิเล็กตรอนส่องผ่านวัตถุ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบส่องกราดช่วยให้คุณสามารถศึกษาแต่ละพื้นที่ของวัตถุได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใช้อิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ลำอิเล็กตรอนกระแทกออกมาเพื่อตรวจสอบพื้นผิวของวัตถุ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสะท้อนกลับใช้อิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายอย่างยืดหยุ่น

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนยังสามารถติดตั้งระบบตรวจจับได้ เอกซเรย์ซึ่งปล่อยความตื่นเต้นออกมาอย่างมากเมื่อชนกับอิเล็กตรอนพลังงานสูง อะตอมของสสาร เมื่ออิเล็กตรอนหลุดออกจากเปลือกอิเล็กตรอนชั้นใน จะเกิดการแผ่รังสีเอกซ์ในลักษณะเฉพาะ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ องค์ประกอบทางเคมีวัสดุ.
การศึกษาสเปกตรัมของอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายไม่ยืดหยุ่นทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับการกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ในลักษณะเฉพาะในวัสดุของวัตถุที่กำลังศึกษา
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านฟิสิกส์ วัสดุศาสตร์ ชีววิทยา

เมื่อวานฉันถ่ายรูป Audi สีขาว มันกลับกลายเป็นภาพถ่ายที่ยอดเยี่ยมของออดี้จากด้านข้าง น่าเสียดายที่การปรับแต่งไม่สามารถมองเห็นได้ในภาพถ่าย

เพื่อให้ได้ภาพในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จะใช้เลนส์แม่เหล็กพิเศษที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในคอลัมน์ของอุปกรณ์โดยใช้สนามแม่เหล็ก

วิทยาลัย YouTube

1 / 4

✪ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ทรงพลังที่สุดในโลก

✪ โลกใต้กล้องจุลทรรศน์

✪ นาโนเมียร์ การสแกนกล้องจุลทรรศน์อุโมงค์

✪ 89. จากประวัติของผู้ยิ่งใหญ่ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์: Ernst Ruska และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

คำบรรยาย

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ในปี 1931 R. Rudenberg ได้รับสิทธิบัตรสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และในปี 1932 M. Knoll และ E. Ruska ได้สร้างต้นแบบแรกของอุปกรณ์สมัยใหม่ งานนี้ของ E. Ruski ในปี 1986 ถูกบันทึกไว้ รางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ซึ่งได้รับรางวัลสำหรับเขาและนักประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน Gerd Karl Binnig และ Heinrich Rohrer การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เริ่มขึ้นในปลายทศวรรษที่ 1930 และในขณะเดียวกันก็มีเครื่องมือเชิงพาณิชย์เครื่องแรกที่ผลิตโดยซีเมนส์ปรากฏขึ้น

ในช่วงปลายทศวรรษ 1930 - ต้นทศวรรษ 1940 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดตัวแรกปรากฏขึ้น ซึ่งสร้างภาพของวัตถุเมื่อมีการเคลื่อนย้ายโพรบอิเล็กตรอนแบบตัดขวางขนาดเล็กเหนือวัตถุตามลำดับ การใช้อุปกรณ์เหล่านี้เป็นจำนวนมากใน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1960 เมื่อพวกเขาบรรลุความเป็นเลิศทางเทคนิคที่สำคัญ

การก้าวกระโดดครั้งสำคัญ (ในปี 1970) ในการพัฒนาคือการใช้ Schottky cathodes และ cathodes ที่มีการแผ่รังสีในสนามเย็นแทน thermionic cathodes อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้พวกมันต้องการสุญญากาศที่ใหญ่กว่ามาก

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 คอมพิวเตอร์และการใช้เครื่องตรวจจับ CCD ทำให้การรับภาพดิจิทัลง่ายขึ้นอย่างมาก

ในทศวรรษที่ผ่านมา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านขั้นสูงสมัยใหม่ได้ใช้ตัวแก้ไขสำหรับทรงกลมและ ความคลาดเคลื่อนสีโดยแนะนำการบิดเบือนพื้นฐานในภาพที่ได้ อย่างไรก็ตาม การใช้งานอาจทำให้การใช้อุปกรณ์ยุ่งยากขึ้นอย่างมาก

ประเภทของอุปกรณ์

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อสร้างภาพ ลำอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นโดยใช้แคโทด (ทังสเตน, LaB 6, Schottky หรือการปล่อยสนามเย็น) ลำแสงอิเล็กตรอนที่ได้มักจะถูกเร่งให้อยู่ที่ 80-200 keV (ใช้แรงดันไฟฟ้าต่างๆ ตั้งแต่ 20 kV ถึง 1 MV) โฟกัสโดยระบบของเลนส์แม่เหล็ก (บางครั้ง เลนส์ไฟฟ้าสถิต) และผ่านตัวอย่างเพื่อให้อิเล็กตรอนบางส่วนถูก กระจัดกระจายบนตัวอย่างและบางส่วนไม่ได้ ดังนั้นลำอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวอย่างจึงมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวอย่าง จากนั้นลำแสงจะลอดผ่านระบบเลนส์ขยายและสร้างภาพบนหน้าจอเรืองแสง (โดยปกติคือซิงค์ซัลไฟด์) แผ่นถ่ายภาพหรือกล้อง CCD

ความละเอียด TEM ส่วนใหญ่จำกัดด้วยความคลาดเคลื่อนทรงกลม TEM สมัยใหม่บางตัวมีตัวแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลม

ข้อเสียเปรียบหลักของ TEM คือความต้องการตัวอย่างที่บางมาก (ตามลำดับ 100 นาโนเมตร) และความไม่เสถียร (การสลายตัว) ของตัวอย่างภายใต้ลำแสง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแรสเตอร์ (Scanning) แบบราสเตอร์ (STEM)

โปร่งแสงชนิดหนึ่ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน(TEM) อย่างไรก็ตาม มีอุปกรณ์ที่ทำงานในโหมด STEM เท่านั้น ลำอิเล็กตรอนจะถูกส่งผ่านไปยังตัวอย่างที่ค่อนข้างบาง แต่ต่างจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านทั่วไป ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกโฟกัสไปยังจุดที่เคลื่อนที่ผ่านตัวอย่างตามแรสเตอร์

การสแกน (สแกน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

โดยอาศัยหลักการทางโทรทัศน์ในการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนบางๆ บนพื้นผิวตัวอย่าง

ย้อมสี

ในการกำหนดค่าทั่วไป กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสร้างภาพที่ค่าความส่องสว่างแยกต่างหากสำหรับแต่ละพิกเซล โดยผลลัพธ์มักจะแสดงเป็นระดับสีเทา อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่ภาพเหล่านี้ถูกลงสีโดยใช้ ซอฟต์แวร์หรือเพียงแค่แก้ไขด้วยตนเองโดยใช้โปรแกรมแก้ไขกราฟิก โดยปกติแล้วจะทำเพื่อความสวยงามหรือเพื่ออธิบายโครงสร้าง และมักจะไม่เพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับตัวอย่าง

ในการกำหนดค่าบางอย่าง สามารถรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของตัวอย่างต่อพิกเซลโดยใช้ตัวตรวจจับหลายตัว ใน SEM สามารถรับคุณลักษณะของภูมิประเทศและความโล่งใจของวัสดุได้โดยใช้เครื่องตรวจจับการสะท้อนแบบอิเล็กทรอนิกส์คู่หนึ่ง และคุณลักษณะดังกล่าวสามารถซ้อนทับกันได้ในเครื่องเดียว ภาพสีโดยกำหนดสีหลักที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละแอตทริบิวต์ โดยการเปรียบเทียบ การรวมกันของสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์สะท้อนและรองสามารถกำหนดสีที่ต่างกันและซ้อนทับบนไมโครกราฟสีเดียว พร้อมกันแสดงคุณสมบัติของตัวอย่าง

เครื่องตรวจจับบางประเภทที่ใช้ใน EMS มีความสามารถในการวิเคราะห์และสามารถจัดเตรียมรายการข้อมูลได้หลายรายการต่อพิกเซล ตัวอย่าง ได้แก่ เครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงานที่ใช้ในการวิเคราะห์ธาตุ และระบบกล้องจุลทรรศน์ Cathodoluminescence ซึ่งวิเคราะห์ความเข้มและสเปกตรัมของการเรืองแสงที่กระตุ้นด้วยอิเล็กตรอนในตัวอย่างทางธรณีวิทยา (เช่น) ในระบบ SEM การใช้เครื่องตรวจจับเหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับสัญญาณที่มีรหัสสี และจะถูกซ้อนทับเป็นภาพสีเดียว เพื่อให้เห็นและเปรียบเทียบความแตกต่างในการกระจายส่วนประกอบตัวอย่างต่างๆ ได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ มาตรฐานภาพอิเล็กทรอนิกส์รองสามารถใช้ร่วมกับช่องสัญญาณคอมโพสิตตั้งแต่หนึ่งช่องขึ้นไป เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบโครงสร้างและองค์ประกอบของตัวอย่างได้ ภาพดังกล่าวสามารถถ่ายได้ด้วยสัญญาณดั้งเดิมที่สมบูรณ์ซึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด

ข้อบกพร่อง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีราคาแพงในการผลิตและบำรุงรักษา แต่ต้นทุนรวมและการดำเนินงานของกล้องจุลทรรศน์ออปติคัลแบบคอนโฟคอลนั้นเทียบได้กับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบพื้นฐาน กล้องจุลทรรศน์มุ่งเป้าไปที่การบรรลุ ความละเอียดสูงต้องตั้งอยู่ในอาคารที่มั่นคง (บางครั้งอยู่ใต้ดิน) และปราศจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก โดยทั่วไป ควรดูตัวอย่างตัวอย่างในสุญญากาศ เนื่องจากโมเลกุลที่ประกอบเป็นอากาศจะกระจายอิเล็กตรอน ข้อยกเว้นประการหนึ่งคือสภาพแวดล้อมด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ซึ่งช่วยให้สามารถดูตัวอย่างไฮเดรตในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันต่ำ (สูงถึง 2.7 kPa) และ / หรือสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ทำงานในโหมดสุญญากาศสูงแบบธรรมดามักจะแสดงตัวอย่างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้น วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าจึงจำเป็นต้องมีการเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ทองคำ / แพลเลเดียม โลหะผสมคาร์บอน ออสเมียม ฯลฯ) โหมดแรงดันต่ำของกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ทำให้สามารถสังเกตตัวอย่างที่ไม่เคลือบผิวที่ไม่นำไฟฟ้าได้ วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้ายังสามารถแสดงได้ด้วยแรงดันสลับกัน (หรือ สิ่งแวดล้อม) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

แอปพลิเคชั่น

ประวัติความเป็นมาของการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ในปี 1931 R. Rudenberg ได้รับสิทธิบัตรสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และในปี 1932 M. Knoll และ E. Ruska ได้สร้างต้นแบบแรกของอุปกรณ์สมัยใหม่ งานนี้โดย E. Ruski ในปี 1986 ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ซึ่งมอบให้กับเขาและผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน Gerd Karl Binnig และ Heinrich Rohrer การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เริ่มขึ้นในปลายทศวรรษที่ 1930 และในขณะเดียวกันก็มีเครื่องมือเชิงพาณิชย์เครื่องแรกที่ผลิตโดยซีเมนส์ปรากฏขึ้น

ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1930 - ต้นทศวรรษ 1940 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดตัวแรกปรากฏขึ้น ซึ่งสร้างภาพของวัตถุเมื่อมีการเคลื่อนย้ายหัววัดอิเล็กตรอนแบบตัดขวางขนาดเล็กเหนือวัตถุตามลำดับ การใช้อุปกรณ์เหล่านี้อย่างมหาศาลในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เริ่มขึ้นในทศวรรษที่ 1960 เมื่อพวกเขาบรรลุความเป็นเลิศทางเทคนิคที่สำคัญ

การก้าวกระโดดครั้งสำคัญ (ในยุค 70) ในการพัฒนาคือการใช้ Schottky cathodes และ cathodes ที่มีการแผ่รังสีในสนามเย็นแทน thermionic cathodes แต่การใช้งานต้องใช้สุญญากาศที่ใหญ่กว่ามาก

ในช่วงปลายยุค 90 และต้นยุค 2000 คอมพิวเตอร์และการใช้เครื่องตรวจจับ CCD ช่วยเพิ่มความเสถียรและ (ค่อนข้าง) ใช้งานง่ายขึ้นอย่างมาก

ในทศวรรษที่ผ่านมา ตัวแก้ไขความคลาดเคลื่อนของทรงกลมและสี (ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนหลักในภาพที่ได้) ถูกนำมาใช้ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านขั้นสูงที่ทันสมัย ​​แต่บางครั้งการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าวทำให้การใช้อุปกรณ์ซับซ้อนขึ้นอย่างมาก

ประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

แม่แบบ: Section blank

มุมมองเบื้องต้นของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านใช้ลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อสร้างภาพ ลำอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นโดยใช้แคโทด (ทังสเตน, LaB 6, Schottky หรือการปล่อยสนามเย็น) ลำแสงอิเล็กตรอนที่เป็นผลลัพธ์มักจะถูกเร่งให้อยู่ที่ +200 keV (ใช้แรงดันไฟฟ้าต่างกันตั้งแต่ 20 keV ถึง 1 meV) ซึ่งโฟกัสโดยระบบของเลนส์ไฟฟ้าสถิต และเคลื่อนผ่านตัวอย่างเพื่อให้ส่วนหนึ่งของมันผ่านการกระจายบนตัวอย่าง และ ส่วนหนึ่งไม่ได้ ดังนั้นลำอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวอย่างจึงมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวอย่าง จากนั้นลำแสงจะลอดผ่านระบบเลนส์ขยายและสร้างภาพบนหน้าจอเรืองแสง (โดยปกติคือซิงค์ซัลไฟด์) แผ่นถ่ายภาพหรือกล้อง CCD

ความละเอียด TEM ส่วนใหญ่จำกัดด้วยความคลาดเคลื่อนทรงกลม TEM สมัยใหม่บางตัวมีตัวแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลม

ข้อเสียเปรียบหลักของ TEM คือความต้องการตัวอย่างที่บางมาก (ตามลำดับ 100 นาโนเมตร) และความไม่เสถียร (การสลายตัว) ของตัวอย่างภายใต้ลำแสง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแรสเตอร์ (Scanning) แบบราสเตอร์ (STEM)

บทความหลัก: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดส่ง

หนึ่งในประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) อย่างไรก็ตาม มีอุปกรณ์ที่ทำงานในโหมด STEM เท่านั้น ลำอิเล็กตรอนจะถูกส่งผ่านไปยังตัวอย่างที่ค่อนข้างบาง แต่ต่างจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านทั่วไป ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกโฟกัสไปยังจุดที่เคลื่อนที่ผ่านตัวอย่างตามแรสเตอร์

การสแกน (สแกน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

โดยอาศัยหลักการทางโทรทัศน์ในการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนบางๆ บนพื้นผิวตัวอย่าง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแรงดันต่ำ

การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ผู้ผลิตกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนรายใหญ่ของโลก

ดูสิ่งนี้ด้วย

หมายเหตุ (แก้ไข)

ลิงค์

• ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน 15 อันดับแรกของปี 2011 ภาพบนไซต์แนะนำเป็นสีแบบสุ่มและมีคุณค่าทางศิลปะมากกว่าเชิงวิทยาศาสตร์ (กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสร้างภาพขาวดำมากกว่าสี)

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2553.

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงาน กล้องจุลทรรศน์จำเป็นต้องพิจารณาโครงสร้าง

เครื่องมือหลักของชีววิทยาคือ ระบบแสงซึ่งประกอบด้วยขาตั้งกล้อง แสง และชิ้นส่วนออปติคัล ขาตั้งกล้องประกอบด้วยรองเท้า เวทีที่มีตัวยึดสไลด์แก้วและสกรูสองตัวที่ขยับเวทีในสองทิศทางตั้งฉาก หลอด, ที่ใส่หลอด; มาโครและไมโครสกรูที่เคลื่อนท่อในแนวตั้ง

หากต้องการให้วัตถุสว่างขึ้น ให้ใช้การกระจายแบบธรรมชาติหรือ แสงประดิษฐ์ซึ่งดำเนินการโดยกล้องจุลทรรศน์ติดถาวรในรองเท้าหรือไฟที่เชื่อมต่อผ่านแถบ

ระบบไฟส่องสว่างยังรวมถึงกระจกที่มีพื้นผิวเรียบและเว้า และคอนเดนเซอร์ที่อยู่ใต้เวทีและประกอบด้วยเลนส์ 2 ตัว ไดอะแฟรมไอริส และกรอบบานพับสำหรับฟิลเตอร์แสง ชิ้นส่วนออปติคัลประกอบด้วยชุดวัตถุประสงค์และเลนส์ใกล้ตาที่ช่วยให้คุณศึกษาเซลล์ด้วยกำลังขยายที่แตกต่างกัน

หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แสงคือลำแสงจากแหล่งกำเนิดแสงถูกรวบรวมไว้ในคอนเดนเซอร์และพุ่งตรงไปยังวัตถุ หลังจากผ่านไปแล้ว รังสีของแสงจะเข้าสู่ระบบเลนส์ของวัตถุ พวกเขาสร้างภาพหลักที่ขยายโดยใช้เลนส์ใกล้ตา โดยทั่วไป เลนส์และช่องมองภาพจะให้ภาพโกสต์ย้อนกลับและภาพขยายของวัตถุ

ลักษณะสำคัญของกล้องจุลทรรศน์คือความละเอียดและความคมชัด

ความละเอียดคือระยะห่างขั้นต่ำที่กล้องจุลทรรศน์แสดงจุดสองจุดแยกกัน

ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์คำนวณโดยสูตร

โดยที่ l คือความยาวคลื่นของแสงของตัวกระจ่าง

b - มุมระหว่างแกนออปติคัลของเลนส์กับรังสีที่เบี่ยงเบนมากที่สุดที่ตกลงมา

n คือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง

ยิ่งความยาวคลื่นของลำแสงสั้นลงเท่าใด รายละเอียดที่ละเอียดยิ่งขึ้นที่เราสามารถสังเกตได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์ และค่ารูรับแสงของเลนส์ยิ่งสูง (n ความละเอียดของเลนส์ยิ่งสูงขึ้น

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสามารถเพิ่มความละเอียดของดวงตามนุษย์ได้ประมาณ 1,000 เท่า นี่คือการขยาย "มีประโยชน์" ของกล้องจุลทรรศน์ เมื่อใช้ส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแสง ขีดจำกัดความละเอียดสุดท้ายของกล้องจุลทรรศน์แสงคือ 0.2-0.3 ไมครอน

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงช่วยให้เรามองเห็นอนุภาคที่ต่ำกว่าขีดจำกัดความละเอียดได้ สามารถทำได้โดยใช้วิธี "Darkfield" หรือ "Ultramicroscopy"

ข้าว. หนึ่ง กล้องจุลทรรศน์แสง: 1 - ขาตั้งกล้อง; 2 - ตารางหัวเรื่อง; 3 - หัวฉีด; 4 - ช่องมองภาพ; 5 - หลอด; 6 - ตัวเปลี่ยนเลนส์; 7 - เลนส์ไมโคร; 8 - คอนเดนเซอร์; 9 - กลไกการเคลื่อนที่ของคอนเดนเซอร์ 10 - นักสะสม; 11 - ระบบไฟส่องสว่าง; 12 - กลไกการโฟกัสด้วยกล้องจุลทรรศน์

โครงสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ส่วนหลักของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนคือกระบอกสุญญากาศแบบกลวง (อากาศถูกอพยพเพื่อแยกปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับส่วนประกอบและการเกิดออกซิเดชันของไส้หลอดแคโทด) ใช้ไฟฟ้าแรงสูงระหว่างแคโทดและแอโนดเพื่อเร่งอิเล็กตรอนให้เร็วขึ้น ในเลนส์คอนเดนเซอร์ (ซึ่งเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับเลนส์ทั้งหมดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน) ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกโฟกัสและชนกับวัตถุที่กำลังศึกษา อิเล็กตรอนที่ส่งผ่านจะสร้างภาพหลักที่ขยายใหญ่ขึ้นบนเลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งขยายโดยเลนส์ฉายภาพ และฉายลงบนหน้าจอ ซึ่งถูกปกคลุมด้วยชั้นเรืองแสงเพื่อให้เรืองแสงเมื่ออิเล็กตรอนชนกับมัน

ข้าว. 2. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน: 1 - ปืนอิเล็กตรอน; 2 - แอโนด; 3 - คอยล์สำหรับจัดตำแหน่งปืน; 4 - วาล์วปืน; เลนส์คอนเดนเซอร์ 5 - 1; เลนส์คอนเดนเซอร์ 6 - 2; 7 - ขดลวดสำหรับเอียงลำแสง 8 - คอนเดนเซอร์ไดอะแฟรม 2; 9 - เลนส์ใกล้วัตถุ; 10 - บล็อกตัวอย่าง; 11 - ไดอะแฟรมเลี้ยวเบน; 12 - เลนส์เลี้ยวเบน; 13 - เลนส์ระดับกลาง; เลนส์ฉายภาพ 14 - 1; เลนส์ฉายภาพ 15 - 2; 16 - กล้องสองตา (กำลังขยาย 12); 17 - บล็อกสูญญากาศของคอลัมน์; 18 - กล้องสำหรับฟิล์มม้วน 35 มม. 19 - หน้าจอโฟกัส; 20 - ห้องบันทึก; 21 - หน้าจอหลัก; 22 - ปั๊มดูดซับไอออน

โบราณคดีเทคโนโลยี)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนบางตัวคืนค่า เฟิร์มแวร์อื่น ๆ ยานอวกาศที่สาม - มีส่วนร่วมในวิศวกรรมย้อนกลับของวงจรไมโครชิปภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ฉันสงสัยว่ากิจกรรมนี้น่าตื่นเต้นมาก
และอีกอย่าง ฉันจำโพสต์ที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับโบราณคดีอุตสาหกรรมได้

สปอยเลอร์

หน่วยความจำขององค์กรมีสองประเภท: บุคคลและเอกสาร ผู้คนจำได้ว่าสิ่งต่าง ๆ ทำงานอย่างไรและพวกเขารู้ว่าทำไม บางครั้งพวกเขาเขียนข้อมูลนี้ไว้ที่ใดที่หนึ่งและเก็บบันทึกของพวกเขาไว้ที่ใดที่หนึ่ง นี้เรียกว่า "เอกสาร" ความจำเสื่อมขององค์กรทำงานในลักษณะเดียวกัน: ผู้คนจากไปและบันทึกก็หายไป เน่าเปื่อยหรือถูกลืม

ฉันใช้เวลาหลายสิบปีในการทำงานให้กับบริษัทปิโตรเคมีขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เราออกแบบและสร้างโรงงานที่แปลงไฮโดรคาร์บอนบางส่วนเป็นไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ในอีก 30 ปีข้างหน้า ความทรงจำขององค์กรของโรงงานแห่งนี้ก็ลดลง ใช่ โรงงานยังคงดำเนินกิจการและสร้างรายได้ให้กับบริษัท การบำรุงรักษาเสร็จสิ้นแล้ว ผู้เชี่ยวชาญที่ฉลาดหลักแหลมรู้ว่าต้องดึงอะไรและต้องเตะตรงไหนเพื่อให้โรงงานทำงานต่อไป

แต่บริษัทลืมไปหมดแล้วว่าโรงงานแห่งนี้ทำงานอย่างไร

เนื่องจากปัจจัยหลายประการ:

การชะลอตัวของอุตสาหกรรมปิโตรเคมีในทศวรรษ 1980 และ 1990 ทำให้เราต้องหยุดจ้างพนักงานใหม่ ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 มีผู้ชายอายุต่ำกว่า 35 ปีหรือมากกว่า 55 คนทำงานในกลุ่มของเรา โดยมีข้อยกเว้นน้อยมาก
เราค่อยๆเปลี่ยนไปใช้การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย
เนื่องจากการปรับโครงสร้างองค์กร เราจึงต้องย้ายสำนักงานทั้งหมดจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง
การควบรวมกิจการในสองสามปีต่อมาได้ยุบบริษัทของเราให้กลายเป็นบริษัทที่ใหญ่ขึ้นโดยสิ้นเชิง ทำให้เกิดการปรับโครงสร้างแผนกทั่วโลกและการสับเปลี่ยนบุคลากร
โบราณคดีอุตสาหกรรม

ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ฉันและเพื่อนร่วมงานหลายคนเกษียณอายุ

ในช่วงปลายทศวรรษ 2000 บริษัทจำโรงงานแห่งนี้ได้และคิดว่ามันคงจะดีถ้าจะทำอะไรกับมัน สมมติว่าเพิ่มการผลิต ตัวอย่างเช่น คุณสามารถพบปัญหาคอขวดในกระบวนการผลิตและปรับปรุงได้ - เทคโนโลยียังไม่หยุดนิ่งตลอด 30 ปีที่ผ่านมา - และอาจเพิ่มการประชุมเชิงปฏิบัติการอีกแห่ง

แล้วบริษัทจากทั่วทุกแห่งก็ประทับอยู่ใน กำแพงอิฐ... โรงงานแห่งนี้ถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร? ทำไมมันถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีนี้และไม่อย่างอื่น? มันทำงานอย่างไร? เหตุใดเราจึงต้องใช้ vat A เหตุใดการประชุมเชิงปฏิบัติการ B และ C จึงเชื่อมต่อกันด้วยไปป์ไลน์ ทำไมไปป์ไลน์จึงมีเส้นผ่านศูนย์กลาง D ไม่ใช่ D

ความจำเสื่อมขององค์กรในการดำเนินการ เครื่องจักรขนาดยักษ์ที่สร้างโดยเอเลี่ยนด้วยความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีของมนุษย์ต่างดาว ราวกับว่าพวกเขากำลังวิ่ง ปล่อยกองโพลีเมอร์ไปที่ภูเขา บริษัทมีแนวคิดคร่าวๆ ว่าจะให้บริการเครื่องจักรเหล่านี้อย่างไร แต่ไม่รู้ว่ามีเวทมนตร์อันน่าอัศจรรย์อยู่ภายในอย่างไร และไม่มีใครรู้เลยแม้แต่น้อยว่าพวกเขาถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร โดยทั่วไปแล้ว ผู้คนไม่ค่อยแน่ใจว่าจะมองหาอะไรกันแน่ และไม่รู้ว่าความยุ่งเหยิงนี้ควรคลี่คลายจากด้านใด

เรากำลังมองหาผู้ชายที่ทำงานในบริษัทอยู่แล้วในระหว่างการก่อสร้างโรงงานแห่งนี้ ตอนนี้กำลังยืม ตำแหน่งสูงและนั่งในห้องปรับอากาศแยกต่างหาก พวกเขาได้รับมอบหมายให้ค้นหาเอกสารสำหรับโรงงานดังกล่าว นี่ไม่ใช่หน่วยความจำขององค์กรอีกต่อไป มันเป็นเหมือนโบราณคดีอุตสาหกรรม ไม่มีใครรู้ว่าเอกสารประกอบของโรงงานแห่งนี้มีอยู่หรือไม่ มีอยู่หรือไม่ และถ้ามี จะจัดเก็บในรูปแบบใด ในรูปแบบใด มีอะไรบ้าง และตั้งอยู่ ณ ที่ใด โรงงานได้รับการออกแบบ ทีมงานโครงการที่ไม่มีอยู่อีกต่อไปแล้ว ในบริษัทที่ถูกยึดครองไปแล้ว ในสำนักงานที่ปิดตัวไปแล้ว โดยใช้วิธีการตั้งแต่ยุคก่อนคอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้ใช้อีกต่อไป

พวกนั้นจำวัยเด็กของพวกเขาได้ด้วยการจับกลุ่มในโคลนสวมเสื้อแจ็กเก็ตราคาแพงแล้วไปทำงาน