elektronmikroskoop tähistab klassikalise mikroskoobi olulist varianti. Elektronide abil saab see kujutada objekti pinda või sisemust.
Mis on elektronmikroskoop?
Varasematel aegadel kutsuti ka elektronmikroskoopi Üle mikroskoobi. See toimib teadusliku vahendina, mis võimaldab objekte visuaalselt laiendada elektrooniliste kiirte abil, mis võimaldab põhjalikumat uurimist.
Elektronmikroskoobiga on võimalik saavutada palju suurem eraldusvõime kui valgusmikroskoobiga. Parimal juhul võivad valgusmikroskoobid suurendada kaks tuhat korda. Kui kahe punkti vaheline kaugus on väiksem kui pool valguslainepikkusest, ei suuda inimsilm neid enam eraldi näha.
Elektronmikroskoop seevastu saavutab suurenduse 1: 1 000 000. Selle taga on asjaolu, et elektronmikroskoobi lained on märkimisväärselt lühemad kui valguse lained. Häirivate õhumolekulide eemaldamiseks keskendutakse elektronkiirele objekt vaakumis massiivsete elektriväljade abil.
Esimese elektronmikroskoobi lõid 1931. aastal saksa elektriinsenerid Ernst Ruska (1906–1988) ja Max Knoll (1897–1969). Algselt ei kasutatud piltidena aga elektroniläbipaistvaid objekte, vaid metallist väikeseid võre. Ernst Ruska konstrueeris 1938. aastal ka esimese elektronmikroskoobi, mida kasutati ärilistel eesmärkidel. 1986. aastal sai Ruska supermikroskoobi eest Nobeli füüsikapreemia.
Aastate jooksul on elektronmikroskoopiat pidevalt muudetud ja tehnilisi täiustusi tehtud, nii et elektronmikroskoobist on tänapäeval saanud teaduse asendamatu osa.
Kujundid, tüübid ja tüübid
Kõige olulisemad elektronmikroskoopide põhitüübid hõlmavad skaneerivat elektronmikroskoopi (SEM) ja ülekandeelektronmikroskoopi (TEM). Skaneeriv elektronmikroskoop skaneerib õhukese elektronkiire massiivse objekti kohal. Objektist väljuvad või tagasi hajutatud elektronid või muud signaalid on tuvastatavad sünkroonselt. Kujutise intensiivsuse väärtus, mille elektronkiir tuvastab, määratakse tuvastatud voolu järgi.
Reeglina saab määratud andmeid kuvada ühendatud ekraanil. Sel moel saab kasutaja reaalajas jälgida pildi ülesehitust. Elektrooniliste kiirtega skaneerimisel on elektronmikroskoop piiratud objekti pinnaga. Visualiseerimiseks suunab instrument pildid fluorestsents ekraanile. Pärast pildistamist saab pilte suurendada kuni 1: 200 000.
Ernst Ruska tehtud ülekandeelektronmikroskoobi kasutamisel kiiritatakse uuritavat eset, mis peab olema piisavalt õhuke, elektronide abil. Objekti sobiv paksus varieerub mõne nanomeetri ja mitme mikromeetri vahel, see sõltub objekti materjali aatomite aatomite arvust, soovitud eraldusvõimest ja kiirenduspinge tasemest. Mida madalam on kiirenduspinge ja mida suurem on aatominumber, seda õhem objekt peab olema. Ülekandeelektronmikroskoobi pildi loovad neeldunud elektronid.
Elektronmikroskoobi täiendavad alamtüübid on tsüroelektronmikroskoop (KEM), mida kasutatakse keerukate valgustruktuuride uurimiseks, ja kõrgepinge elektronmikroskoop, millel on väga suur kiirendusvahemik. Seda kasutatakse suurte objektide tähistamiseks.
Struktuur ja funktsionaalsus
Tundub, et elektronmikroskoobi struktuuril on valgusmikroskoobiga vähe ühist. Kuid on paralleele. Elektronpüstol asub ülaosas. Lihtsaimal juhul võib see olla volframtraat. See kuumutatakse ja eraldub elektronid. Elektronkiire fookuses on rõngakujulised elektromagnetid. Elektromagnetid on sarnased valgusmikroskoobi läätsedega.
Peen elektron elektronkiir on nüüd võimeline elektronid iseseisvalt proovist välja lööma. Seejärel hõivatakse elektronid uuesti detektoriga, millest saab pildi luua. Kui elektronkiir ei liigu, saab pildistada ainult ühte punkti. Kui ala skannitakse, toimub muutus. Elektronkiir suunatakse elektromagnetide abil kõrvale ja juhitakse uuritava objekti kohal rida-realt. See skannimine võimaldab suurenenud ja eraldusvõimega objekti pilti.
Kui eksamineerija soovib objektile lähemale jõuda, tuleb tal vaid vähendada ala, kust elektronkiirt skaneeritakse. Mida väiksem on skannimispiirkond, seda suuremat objekti kuvatakse.
Esimene konstrueeritav elektronmikroskoop suurendas objekte, mida ta uuris 400 korda. Tänapäeval suudavad instrumendid objekti isegi 500 000 korda suurendada.
Meditsiiniline ja tervislik kasu
Elektronmikroskoop on üks olulisemaid leiutisi meditsiinis ja sellistes teadusvaldkondades nagu bioloogia. Instrumendiga on võimalik saavutada fantastilisi eksamitulemusi.
Meditsiini jaoks oli eriti oluline asjaolu, et nüüd sai viirusi uurida ka elektronmikroskoobi abil. Viirused on mitu korda väiksemad kui bakterid, nii et neid ei saa valgusmikroskoobi abil detailselt näidata.
Lahtri sisemust ei saa ka valgusmikroskoobiga täpselt uurida. Kuid elektronmikroskoobiga see muutus. Tänapäeval on selliste ohtlike haiguste nagu AIDS (HIV) või marutaudi uurimine elektrooniliste mikroskoopide abil palju parem.
Kuid elektronmikroskoobil on ka mõned puudused. Näiteks võib elektronkiir mõjutada uuritavaid objekte, kuna see kuumeneb või kiired elektronid põrkuvad tervete aatomitega. Lisaks on elektronmikroskoobi soetamise ja hooldamise kulud väga suured. Sel põhjusel kasutavad neid vahendeid peamiselt uurimisinstituudid või erateenuste pakkujad.
