Ventajas del microscopio electrónico y del microscopio óptico.
El microscopio electrónico es un instrumento basado en los principios de la óptica electrónica, que utiliza haces de electrones y lentes en lugar de haces de luz y lentes ópticas para obtener imágenes de las estructuras finas de la materia con un aumento muy alto.
La capacidad de resolución de un microscopio electrónico está representada por la pequeña distancia entre dos puntos adyacentes que puede distinguir. En la década de 1970, la resolución de un microscopio electrónico de transmisión era de aproximadamente 0.3 nanómetros (la resolución del ojo humano era de aproximadamente 0,1 milímetros). Hoy en día, los microscopios electrónicos tienen un aumento de más de 3 millones de veces, mientras que los microscopios ópticos tienen un aumento de aproximadamente 2000 veces. Por lo tanto, los microscopios electrónicos pueden observar directamente la red atómica ordenada de ciertos átomos y cristales de metales pesados.
Aunque los microscopios electrónicos tienen una resolución mucho mejor que los microscopios ópticos, son difíciles de observar organismos vivos debido a su necesidad de trabajar en condiciones de vacío, y la irradiación con haz de electrones también puede causar daños por radiación a las muestras biológicas. También es necesario estudiar más a fondo otras cuestiones, como la mejora del brillo del cañón de electrones y la calidad de las lentes de electrones.
La resolución es un indicador importante de la microscopía electrónica, que está relacionada con el ángulo del cono y la longitud de onda del haz de electrones que pasa a través de la muestra. La longitud de onda de la luz visible es de aproximadamente {{0}} nanómetros, mientras que la longitud de onda del haz de electrones está relacionada con el voltaje de aceleración. Cuando el voltaje de aceleración es 50-100 kV, la longitud de onda del haz de electrones es aproximadamente 0,0053-0.0037 nanómetros. Debido a que la longitud de onda del haz de electrones es mucho menor que la longitud de onda de la luz visible, incluso si el ángulo del cono del haz de electrones es sólo el 1 por ciento del de un microscopio óptico, la resolución del microscopio electrónico sigue siendo mucho mejor que el de un microscopio óptico.
El microscopio electrónico consta de tres partes: un tubo de espejo, un sistema de vacío y un gabinete de alimentación. El cilindro de la lente se compone principalmente de pistolas electrónicas, lentes electrónicas, bastidores de muestras, pantallas fluorescentes y mecanismos de cámara, que generalmente se ensamblan en una columna de arriba a abajo; El sistema de vacío está compuesto por bombas de vacío mecánicas, bombas de difusión y válvulas de vacío, y está conectado al tubo del espejo a través de una tubería de extracción de aire; El gabinete de potencia se compone de un generador de alto voltaje, un estabilizador de corriente de excitación y varias unidades de regulación y control.
Una lente electrónica es un componente importante del tubo de un microscopio electrónico. Utiliza un campo eléctrico o magnético espacial simétrico al eje del tubo para doblar la trayectoria del electrón hacia el eje, formando un foco. Su función es similar a la de una lente convexa de vidrio para enfocar el haz de luz, por eso se llama lente de electrones. La mayoría de los microscopios electrónicos modernos utilizan lentes electromagnéticas, que enfocan los electrones a través de un fuerte campo magnético generado por una corriente de excitación CC estable que pasa a través de una bobina con zapatas polares.
Un cañón de electrones es un componente compuesto por un cátodo caliente de alambre de tungsteno, una puerta y un cátodo. Puede emitir y formar haces de electrones con velocidad uniforme, por lo que se requiere que la estabilidad del voltaje de aceleración sea al menos una milésima.
El haz de electrones de un microscopio electrónico de barrido no atraviesa la muestra y solo escanea y excita electrones secundarios en la superficie de la muestra. El cristal de centelleo colocado al lado de la muestra recibe estos electrones secundarios y modula la intensidad del haz de electrones del tubo de imagen después de la amplificación, cambiando así el brillo de la pantalla fluorescente del tubo de imagen. La bobina de desviación del tubo de imagen está sincronizada con el haz de electrones en la superficie de la muestra para escanear, de modo que la pantalla fluorescente del tubo de imagen muestra la imagen morfológica de la superficie de la muestra, que es similar al principio de funcionamiento de la televisión industrial.
La resolución de un microscopio electrónico de barrido depende principalmente del diámetro del haz de electrones sobre la superficie de la muestra. El aumento es la relación entre la amplitud de escaneo en el tubo de imágenes y la amplitud de escaneo en la muestra, que puede cambiar continuamente desde decenas de veces hasta cientos de miles de veces. La microscopía electrónica de barrido no requiere muestras muy finas; Las imágenes tienen un fuerte sentido de estereoscopía; Puede analizar la composición de sustancias utilizando información como electrones secundarios, electrones absorbidos y rayos X generados por la interacción entre haces de electrones y sustancias.
El cañón de electrones y el condensador de un microscopio electrónico de barrido son aproximadamente los mismos que los de un microscopio electrónico de transmisión, pero para hacer el haz de electrones más fino, se añaden una lente objetivo y un astigmatizador debajo del condensador, y dos juegos de lentes mutuamente perpendiculares. Las bobinas de escaneo también están instaladas dentro de la lente del objetivo. La cámara de muestra debajo de la lente objetivo está equipada con una plataforma de muestra que se puede mover, girar e inclinar.
