Электронный микроскоп — прибор для получения увеличенного изображения микроскопических предметов, в котором используются пучки электронов. Электронные микроскопы имеют большее разрешение по сравнению с оптическими микроскопами, кроме того они могут применяться также для получения дополнительной информации о материала и структуры объекта.

Первый электронный микроскоп был построен в 1931 году немецкими инженерами Эрнстом русских и Максом ствола. Эрнст Руска получил за это открытие Нобелевскую премию по физике в 1986 году. Он разделил ее с изобретателями туннельного микроскопа, поскольку Нобелевский комитет чувствовал, что изобретателей электронного микроскопа несправедливо забыли.

Принцип действия

В электронном микроскопе для получения изображения используются фокусированные пучки электронов, которыми бомбардировке поверхность исследуемого объекта. Изображение можно наблюдать различными способами — в лучах, которые прошли через объект, в отраженных лучах, регистрируя вторичные электроны или рентгеновское излучение. Фокусировка пучка электронов происходит с помощью специальных электронных линз.

Электронные микроскопы могут увеличивать изображение в 2 млн раз. Высокое разрешение электронных микроскопов достигается за счет малой длины волны электрона. В то время, как длина волны видимого света лежит в диапазоне размером с атом, хотя практически осуществить это трудно.

Строение

Строение электронного микроскопа можно рассмотреть на примере прибора, работающего на пропускание. Монохроматический пучок электронов формируется в электронной пушке. Его характеристики улучшаются конденсорной системой, которая состоит из конденсорной диафрагмы и электронных линз. В зависимости от типа линз, магнитных или электростатических, различат магнитные и электростатические микроскопы. В дальнейшем пучок попадает на предмет, рассеиваясь на нем. Рассеянный пучок проходит через апертуру и попадает в объективную линзу, которая предназначена для растягивания изображения. Растянутый пучок электронов вызывает свечение люминофора на экране. В современных микроскопах используются несколько степеней увеличения.

Апертурная диафрагма объектива электронного микроскопа очень мала, составляет сотые доли миллиметра.

Если пучок электронов от объекта потраплае непосредственно на экран, то объект будет выглядеть на нем темным, а вокруг образовываться светлый фон. Такое изображение называется свитлопольним. Если же в апертуру объективной линзы попадает не основы пучок, а рассеянный, то образуется темнопольной изображения. Темнопольной изображение контрастнее, чем свитлопольне, но разрешение у него меньше.

Типы электронных микроскопов

Существует много различных типов и конструкций электронных микроскопов. Основными среди них являются:

  1. Просвечивающий электронный микроскоп — прибор, в котором электронный пучок просвечивает предмет насквозь.
  2. Сканирующий электронный микроскоп использует для исследования поверхности объекта, выбиты электронным пучком вторичные электроны.
  3. Сканирующий просвечивающий электронный микроскоп позволяет изучать отдельные участки объекта.
  4. Рефлекторный электронный микроскоп использует упруго-рассеянные электроны.

Электронный микроскоп можно, также, снарядить системой детектирования рентгеновских лучей, которые излучают сильно возбуждены, при столкновении с высокоэнергетическими электронами, атомы вещества. При выбивании электрона из внутренних электронных оболочек, образуется характеристическое рентгеновское излучение, исследуя которое можно установить химический состав материала.

Изучение спектра неупруго-рассеянных электронов позволяет получать информацию о характерных электронные возбуждения в материале исследуемого предмета.

Применение

Электронные микроскопы широко используются в физике, материаловедении, биологии.

Видео по теме

Изображения по теме

  • Электронный микроскоп
  • Электронный микроскоп
  • Электронный микроскоп