باز کردن منو اصلی
میکروسکوپ الکترونی، از یک باریکهٔ الکترونی برای تصویرسازی استفاده می‌کند و می‌تواند طیف گسترده‌ای از بزرگ‌نمایی‌ها را تصویرسازی کند. اشیاء کروی در این ویدیو کلیپ، دانه‌های شیشه‌ای با قطر ۱۰ میکرومتر، مشابه با قُطر گلبول‌های قرمز هستند. این ویدیو از یک سری از ۱۰ تصویر با بزرگ‌نمایی‌های مختلف ساخته شده‌است. 25، 50، 100، 200، 400، 800، 1600، 3300، 6500 و 12000x. سرعت فیلم به گونه‌ای است که هر دو ثانیه بزرگنمایی‌ها دو برابر می‌شوند.

میکروسکوپ الکترونی به دسته‌ای از میکروسکوپ‌ها گفته می‌شود که از یک باریکه الکترونی برای تصویرسازی استفاده می‌کنند. از آنجا که طول موج یک الکترون می تواند تا 100000 برابر کوتاهتر از فوتون های نور مرئی باشد ، میکروسکوپ های الکترونی از قدرت حل کننده بالاتری نسبت به میکروسکوپ های نوری برخوردار بوده و می توانند ساختار اجسام کوچکتر را نمایان سازند.

یک میکروسکوپ (STEM (Scanning Transmission Electron Microscope می تواند در زمینه تاریک و در مقیاس 50pm حدود 10,000,000 بزرگنمایی داشته باشد. در حالی که میکروسکوپ های نوری محدود به مقیاس 200nm و بزرگنمایی کمتر از 2000 هستند.

میکروسکوپ های الکترونی از میدان های مغناطیسی شکل استفاده می کنند تا سیستم های لنز نوری الکترونی را تشکیل دهند که مشابه لنزهای شیشه ای میکروسکوپ نوری است. میکروسکوپ های الکترونی برای بررسی زیر ساختاری طیف گسترده ای از نمونه های بیولوژیکی و معدنی از جمله میکروارگانیسم ها ، سلول ها ، مولکول های بزرگ ، نمونه های بیوپسی ، فلزات و کریستال ها استفاده می شوند. از نظر صنعتی ، میکروسکوپ های الکترونی اغلب برای کنترل کیفیت و تجزیه و تحلیل شکست استفاده می شوند. میکروسکوپ های الکترونیکی مدرن با استفاده از دوربین های دیجیتالی و قاب های مخصوص قاب برای گرفتن تصاویر میکروگراف الکترونی تولید می کنند.


تاریخچهویرایش

در سال 1926 هانس بوش لنز الکترومغناطیسی را توسعه داد.

میکروسکوپ الکترونی توسط فیزیک‌دان مجارستانی لیو زیلارد اختراع و ثبت شد. با این حال در سال ۱۹۳۱ ارنست روسکا فیزیک‌دان آلمانی و مکس نول مهندس برق نمونه میکروسکوپ الکترونی را با قدرت ۴۰۰ برابر بزرگ‌نمایی ساختند. دو سال بعد در ۱۹۳۳ روسکا یک میکروسکوپ الکترونی با قدرت بزرگ‌نمایی بیش از بزرگ‌نمایی قابل حصول از یک میکروسکوپ نوری ساخت. رینولد رودنبرگ مدیر علمی زیمنس-شوکرت ورک اختراع میکروسکوپ الکترونی را در ۱۹۳۱ ثبت کرد. بیماری خانواده مهندس برق را مجبور به ساخت یک میکروسکوپ الکتروستاتیکی کرد، زیرا او می‌خواست ویروس فلج اطفال را ببیند.

در سال ۱۹۳۲ ارنست لابک از زیمنس اند هالسکه آن را ساخت و عکس‌هایی از نمونه اولیه میکروسکوپ الکترونی با استفاده از مفاهیم شرح داده شده دربرنامه‌های ثبت شده رودنبرگ به دست آورد. سال 1933 ، روسکا اولین میکروسکوپ الکترونی را ساخت که از میکروسکوپ نوری (نوری) قابل دستیابی بیشتر بود. ۵ سال بعد در ۱۹۳۷ شرکت تأمین مالی کار ارنست روسکا و بودو بوریس، و استخدام هلموت روسکا (برادر ارنست) به منظور توسعه برنامه‌های کاربردی برای میکروسکوپ، خصوصاً با نمونه‌های زیستی تأسیس شد. همچنین در ۱۹۳۷ مانفرد فون آردن پیشگام ساخت میکروسکوپ اسکن الکترونی شد. نخستین تلاش عملی برای ساخت میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۳۸، در دانشگاه تورنتو، بدست الی فرانکلین بورتون و دانشجویان سیسیل، جیمز هیلر، و آلبرت پرباس انجام گرفت و نخستین سری تجاری میکروسکوپ انتقال الکترونی در سال ۱۹۳۹ محصول زیمنس بود. اگرچه هم‌زمان با میکروسکوپ‌های الکترونی دارای دو میلیون قدرت بزرگنمایی، به عنوان ابزار علمی هم چنان آن‌ها بر اساس نمونهٔ روسکا باقی‌ماندند.


انواع میکروسکوپ الکترونیویرایش

میکروسکوپ الکترونی عبوریویرایش

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ، از یک پرتو الکترونی با ولتاژ بالا برای روشن کردن نمونه و ایجاد تصویر استفاده می کند. پرتوی الکترون توسط یک تفنگ الکترونی تولید می شود ، که معمولاً با یک کاتد رشته رشته تنگستن به عنوان منبع الکترون نصب می شود. پرتو الکترون با توجه به کاتد ، توسط یک آند معمولاً در 1+ کیلو ولت (40 تا 400 کیلو ولت) شتاب می یابد ، توسط لنزهای الکترواستاتیک و الکترومغناطیسی متمرکز می شود و از طریق نمونه منتقل می شود که تا حدودی شفاف به الکترون ها است و در بخشی آنها را پراکنده می کند. از پرتو هنگامی که از نمونه بیرون می آید ، پرتوی الکترونی اطلاعاتی در مورد ساختار نمونه که توسط سیستم لنز عینی میکروسکوپ بزرگ شده است ، حمل می کند. تغییر مکان در این اطلاعات ("تصویر") ممکن است با نمایش تصویر الکترونی بزرگنمایی روی صفحه نمایش فلورسنت پوشش داده شده با یک فسفر یا ماده اسکنلاتور مانند سولفید روی مشاهده شود. از طرف دیگر ، با قرار دادن یک فیلم یا صفحه عکاسی به طور مستقیم در پرتو الکترون ، می توان عکس را ضبط کرد ، یا یک فسفر با وضوح بالا ممکن است با استفاده از یک سیستم نوری لنز یا یک راهنمای نوری فیبر نوری به سنسور دیجیتال وصل شود. دوربین. تصویر شناسایی شده توسط دوربین دیجیتال ممکن است در مانیتور یا رایانه نمایش داده شود.

وضوح TEM ها در درجه اول با انحراف کروی محدود است ، اما نسل جدیدی از اصلاح کننده های سخت افزاری می توانند باعث کاهش عدم تغییر کروی شوند تا رزولوشن را در میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (HRTEM) به کمتر از 0.5 آنگستروم (50 پیکومتر) افزایش دهند ، امکان بزرگنمایی بالای 50 میلیون بار. توانایی HRTEM در تعیین موقعیت اتم ها در مواد برای تحقیق و توسعه فناوری نانو بسیار مفید است.

میکروسکوپهای الکترونی انتقال اغلب در حالت پراش الکترونی استفاده می شوند. از مزایای پراش الکترون نسبت به کریستالوگرافی اشعه X این است که نمونه نیازی به یک کریستال یا حتی پودر پلی کریستالی نیست ، و همچنین اینکه بازسازی تبدیل فوریه ساختار بزرگ شده جسم از نظر جسمی اتفاق می افتد و در نتیجه از لزوم حل مسئله فاز جلوگیری می کند. کریستالوگرافی های اشعه ایکس پس از به دست آوردن الگوهای پراش پرتو X با آنها روبرو شده اند.

یکی از مضرات میکروسکوپ الکترونی عبوری ، نیاز به بخش های بسیار نازک نمونه ها ، به طور معمول حدود 100 نانومتر است. ایجاد این بخش های نازک برای نمونه های بیولوژیکی و مواد از لحاظ فنی بسیار چالش برانگیز است. بخش های نازک نیمه هادی را می توان با استفاده از پرتو یون متمرکز ساخت. نمونه های بافت بیولوژیکی از نظر شیمیایی تثبیت شده ، کم آبی و در یک رزین پلیمری تعبیه شده اند تا آنها را به اندازه کافی تثبیت کنند تا بخش بندی اولتراتین انجام شود. برای دستیابی به تضاد تصویر لازم ، بخش هایی از نمونه های بیولوژیکی ، پلیمرهای آلی و مواد مشابه ممکن است نیاز به رنگ آمیزی با برچسب اتم سنگین داشته باشد.

میکروسکوپ الکترونی تسلسلیویرایش

یکی از کاربردهای TEM میکروسکوپ الکترونی تسلسلی (Serial-section Electron Microscope) است که برای مثال در تجزیه و تحلیل اتصال در نمونه های حجمی بافت مغز با تصویربرداری از بسیاری از بخش های نازک استفاده می شود.

میکروسکوپ الکترونی روبشیویرایش

SEM با جستجوی نمونه با پرتو الکترونی متمرکز که در ناحیه مستطیل شکل نمونه (اسکن شطرنج) اسکن می شود ، تصاویر را تولید می کند. هنگامی که پرتوی الکترون با نمونه در تعامل باشد ، توسط مکانیسم های گوناگون انرژی خود را از دست می دهد. انرژی از دست رفته به اشکال جایگزین مانند گرما ، انتشار الکترونهای ثانویه با انرژی کم و الکترونهای کم مصرف با انرژی پرتراکم ، انتشار نور (کاتدولومینسانسسانس) یا انتشار اشعه ایکس تبدیل می شود ، که همه اینها سیگنالهای حامل اطلاعات در مورد خواص نمونه را ارائه می دهند. سطح ، مانند توپوگرافی و ترکیب آن. تصویری که توسط یک SEM نمایش داده می شود ، شدت متفاوت هر یک از این سیگنال ها را در تصویر در موقعیتی متناسب با موقعیت پرتو در نمونه هنگام تولید سیگنال نقشه برداری می کند. در تصویر SEM مورچه ای که در زیر و سمت راست نشان داده شده است ، این تصویر از سیگنال های تولید شده توسط یک ردیاب الکترونی ثانویه ، حالت تصویربرداری عادی یا معمولی در اکثر SEM ها ساخته شده است.

به طور کلی وضوح تصویر یک SEM نسبت به TEM پایین تر است. با این حال ، به دلیل اینکه SEM سطح یک نمونه را به جای داخلی آن تصویر می کند ، الکترون ها مجبور نیستند از طریق نمونه عبور کنند. این امر نیاز به آماده سازی گسترده نمونه را برای نازک شدن نمونه برای شفافیت الکترونی کاهش می دهد. SEM قادر به نمونه برداری های فله ای است که می توانند در صحنه آن جا بگیرند و هنوز هم مانور داده شوند ، از جمله ارتفاع کمتری نسبت به فاصله کاری که استفاده می شود ، اغلب 4 میلی متر برای تصاویر با وضوح بالا. SEM همچنین از عمق میدان بسیار خوبی برخوردار است و به همین ترتیب می تواند تصاویری تولید کند که نمایانگر خوبی از شکل سطح سه بعدی نمونه هستند. یکی دیگر از مزایای SEM ها میکروسکوپهای الکترونی روبشی محیطی (ESEM) است که می تواند تصاویر با کیفیت و وضوح خوب را با نمونه های هیدراته یا در خلاء کم ، به جای زیاد ، خلاء یا تحت گازهای محفظه تولید کند. این کار تصویربرداری از نمونه های بیولوژیکی ناقص است که در خلاء بالای میکروسکوپ های الکترونی معمولی ناپایدار است.

میکروسکوپ الکترونی انعکاسیویرایش

در میکروسکوپ الکترونی بازتابی (REM) مانند TEM ، یک پرتو الکترونی روی یک سطح اتفاق می افتد اما به جای استفاده از انتقال (TEM) یا الکترون های ثانویه (SEM) ، پرتوی منعکس شده از الکترون های پراکنده الاستیک تشخیص داده می شود. این روش به طور معمول با پراش الکترون پر انرژی (RHEED) و بازتاب انرژی با بازتاب بالا (RHELS) همراه است. [نیاز به استناد] یکی دیگر از تغییرات میکروسکوپ الکترونی الکترونی کم انرژی اسپین-قطبی (SPLEEM) است که برای جستجوی آن استفاده می شود ساختار ساختار حوزه مغناطیسی.

میکروسکوپ الکترونی انتقالی روبشیویرایش

REMER STEM یک کاوشگر حادثه ای متمرکز در سراسر نمونه ای است که (مانند TEM) برای تسهیل در تشخیص الکترون های پراکنده شده در این نمونه نازک شده است. وضوح بالای TEM در STEM امکان پذیر است. عمل تمرکز (و انحرافات) قبل از برخورد الکترون ها در نمونه در STEM رخ می دهد ، اما پس از آن در TEM. استفاده از STEM های شستشوی پرتو SEM مانند تصویربرداری در زمینه تاریک حلقوی و سایر تکنیک های تحلیلی را ساده تر می کند ، بلکه به این معنی است که داده های تصویر به صورت سریال و نه به صورت موازی بدست می آیند. غالباً TEM می تواند به گزینه اسکن مجهز شود و سپس می تواند به عنوان TEM و STEM عمل کند.

میکروسکوپ طونلی روبشیویرایش

در STM ، یک نوک رسانا که در ولتاژ نگه داشته می شود ، در نزدیکی یک سطح قرار می گیرد و بر اساس احتمال تونل زنی یک الکترون از نوک به نمونه می توان یک پروفایل را بدست آورد زیرا این یک تابع مسافت است.


رنگویرایش

در رایج ترین پیکربندی های خود ، میکروسکوپ های الکترونیکی تصاویری با مقدار روشنایی منفرد در هر پیکسل تولید می کنند ، با نتایجی که معمولاً در مقیاس خاکستری ارائه می شود. با این حال ، اغلب این تصاویر با استفاده از نرم افزار تشخیص ویژگی یا به سادگی با ویرایش دستی با استفاده از ویرایشگر گرافیک ، رنگ آمیزی می شوند. این ممکن است برای روشن سازی ساختار یا برای اثر زیبایی شناسی انجام شود و به طور کلی اطلاعات جدیدی در مورد نمونه اضافه نمی شود.

در بعضی از پیکربندی ها ، اطلاعات در مورد چندین خاصیت نمونه در هر پیکسل جمع می شود ، معمولاً با استفاده از چندین آشکارساز. در SEM ، صفات توپوگرافی و کنتراست مواد را می توان با یک جفت آشکارساز الکترونی پشتیبان بدست آورد و چنین ویژگی هایی با اختصاص یک رنگ اصلی متفاوت به هر ویژگی می توانند در یک تصویر واحد قرار بگیرند. به همین ترتیب ، ترکیبی از سیگنالهای الکترونی پشتی و پراکنده را می توان به رنگهای مختلف اختصاص داد و روی یک میکروگراف رنگی یکسان قرار دادیم که همزمان خواص نمونه را نشان می دهد.

برخی از انواع آشکارسازهای مورد استفاده در SEM دارای قابلیت های تحلیلی هستند و می توانند چندین آیتم از داده را در هر پیکسل ارائه دهند. نمونه هایی از آشکارسازهای طیف سنجی اشعه ایکس پراکندگی انرژی (EDS) است که در آنالیز عنصری و سیستم های میکروسکوپ کاتدولومینسانس (CL) استفاده می شود که شدت و طیف لومینسانس ناشی از الکترون را در نمونه های زمین شناسی (مثلاً) تجزیه و تحلیل می کنند. در سیستم های SEM با استفاده از این آشکارسازها ، رنگ آمیزی سیگنال ها و سوار کردن آنها در یک تصویر واحد رنگ معمول است ، به طوری که تفاوت ها در توزیع اجزای مختلف نمونه به روشنی و مقایسه قابل مشاهده است. به صورت اختیاری می توان تصویر الکترونیکی ثانویه استاندارد را با یک یا چند کانال ترکیبی ادغام کرد ، به طوری که می توان ساختار و ترکیب نمونه را مقایسه کرد. چنین تصاویری می توانند ضمن حفظ تمامیت سیگنال اصلی ساخته شوند که به هیچ وجه اصلاح نشده است.

آماده سازی نمونهویرایش

موادی که در زیر میکروسکوپ الکترونی مشاهده می شوند ممکن است نیاز به پردازش داشته باشد تا یک نمونه مناسب داشته باشد. روش مورد نیاز بسته به نمونه و آنالیز مورد نیاز متفاوت است:

  • تثبیت شیمیایی - برای نمونه های بیولوژیکی ، تثبیت ساختار ماکرومولکولی متحرک نمونه از طریق اتصال متقاطع شیمیایی پروتئین ها با آلدهیدها مانند فرمالدئید و گلوتارآلدئید ، و لیپیدها با اسید تتروکسید انجام می شود.
  • لکه منفی - سوسپانسیون های حاوی نانوذرات یا مواد بیولوژیکی ریز (مانند ویروس ها و باکتری ها) به طور خلاصه با یک محلول رقیق شده از یک محلول الکترون مات مانند مولیبات آمونیوم ، اورانیل استات (یا فرمت) یا اسید فسفوتungstic مخلوط می شوند. این مخلوط به یک شبکه EM با روکش مناسب اعمال می شود ، مخلوط می شود و سپس اجازه می دهد خشک شود. مشاهده این آماده سازی در TEM باید بدون تأخیر برای بهترین نتیجه انجام شود. این روش در میکروبیولوژی برای شناسایی مورفولوژیکی سریع اما خام بسیار مهم است ، اما همچنین می تواند به عنوان پایه ای برای بازسازی سه بعدی با وضوح بالا با استفاده از روش توموگرافی EM هنگامی که از فیلم های کربنی برای پشتیبانی استفاده می شود ، استفاده شود. از رنگ آمیزی منفی برای مشاهده نانوذرات نیز استفاده می شود.
  • Cryofixation - انجماد یک نمونه با سرعت زیاد ، در اتان مایع که آب یخ زجاجیه (غیر کریستالی) تشکیل می دهد. این نمونه را در تصویر لحظه ای از حالت حل آن حفظ می کند. فیلد کاملی به نام میکروسکوپ کری الکترون از این تکنیک منشعب شده است. با توسعه میکروسکوپ کریو الکترون بخش های زجاجیه (CEMOVIS) ، اکنون می توان نمونه هایی را از تقریباً هر نمونه بیولوژیکی نزدیک به حالت بومی خود مشاهده کرد.
  • کم آبی - یا جایگزینی آب با حلال های آلی مانند اتانول یا استون ، و به دنبال آن خشک شدن نقطه بحرانی یا نفوذ با رزین های جاسازی شده. همچنین خشک کردن یخ.
  • جاسازی ، نمونه های بیولوژیکی - پس از کم آبی ، بافت برای مشاهده در میکروسکوپ الکترونی انتقال جاسازی شده است بنابراین می توان آن را برای مشاهده آماده کرد. برای این کار ، بافت از طریق "حلال انتقال" مانند پروپیلن اکسید (اپوکسی پروپان) یا استون عبور داده می شود و سپس با یک رزین اپوکسی مانند آردالیت ، اپون یا دورکپان نفوذ می کند. رزین آکریلیک قابل پخش پس از پلیمریزاسیون رزین (سخت شده) نمونه برش نازک (بخش های اولتراستین) و رنگ آمیزی می شود - سپس برای مشاهده آماده است.
  • جاسازی ، مواد - پس از جاسازی در رزین ، نمونه معمولاً با استفاده از ساینده های بسیار ریز ، به صورت آینه مانند صیقل داده می شود. برای به حداقل رساندن خراش ها و سایر مصنوعات جلا دهنده که باعث کاهش کیفیت تصویر می شوند ، باید فرآیند پرداخت با دقت انجام شود.
  • سایه های فلزی - فلز (به عنوان مثال پلاتین) از یک الکترود سربار تبخیر می شود و با زاویه ای روی سطح یک نمونه بیولوژیکی اعمال می شود. توپوگرافی سطح منجر به تغییر در ضخامت فلز می شود که در تصویر میکروسکوپ الکترونی تغییراتی در میزان روشنایی و کنتراست مشاهده می شود.
  • تکثیر - سطحی سایه دار با فلز (به عنوان مثال پلاتین ، یا مخلوطی از کربن و پلاتین) در یک زاویه با کربن خالص تبخیر شده از الکترودهای کربن در زاویه های راست به سطح پوشیده شده است. این امر با حذف مواد نمونه (به عنوان مثال در حمام اسیدی ، با استفاده از آنزیمها یا جداسازی مکانیکی) به منظور تولید یک ماکت سطحی انجام می شود که زیرساخت سطح را ثبت می کند و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری قابل بررسی است.
  • بخش بندی - برش های نازکی از نمونه ، نیمه منتقل به الکترون ها تولید می کند. اینها را می توان با استفاده از یک لیوان یا چاقوی الماس بر روی یک اولترامایکروتوم برش داد تا بخشهایی فوق العاده نازک به ضخامت 60-90 نانومتر تولید کند. از چاقوهای شیشه یکبار مصرف نیز استفاده می شود زیرا می توان آنها را در آزمایشگاه ساخت و بسیار ارزان تر هستند.
  • رنگ آمیزی - از فلزات سنگین مانند سرب ، اورانیوم یا تنگستن برای پراکندگی الکترون های تصویربرداری استفاده می کند و در نتیجه بین ساختارهای مختلف تضاد ایجاد می کند ، زیرا بسیاری از مواد (بویژه بیولوژیکی) برای الکترون ها (اشیاء فاز ضعیف) تقریبا "شفاف" هستند. در زیست شناسی ، نمونه ها می توانند قبل از جاسازی و همچنین بعداً بعد از برش ، "en bloc" رنگ آمیزی شوند. به طور معمول بخش های نازک برای چند دقیقه با محلول آبی یا الکلی اورانیل استات و به دنبال آن سیترات سرب آبی آغشته می شوند.
  • شکستگی یخ یا یخ زدگی - یک روش آماده سازی به خصوص برای بررسی غشاهای لیپیدی و پروتئین های گنجانیده شده آنها در نمای "در چهره" مفید است. بافت تازه یا سیستم تعلیق سلولی به سرعت منجمد می شود (Cryofixation) ، سپس با شکستن یا با استفاده از میکروتوم در حالی که در دمای نیتروژن مایع نگهداری می شود ، شکسته می شود. سطح شکستگی سرد (گاهی اوقات با افزایش دما تا حدود 100 درجه سانتیگراد برای چند دقیقه اجازه می دهد تا مقداری یخ بزرگ شود) با تبخیر پلاتین یا طلا با زاویه متوسط ​​45 درجه در یک تبخیرکننده خلا بالا سایه داده می شود. پوشش دوم کربن ، عمود بر سطح عمودی تبخیر شده برای بهبود پایداری پوشش ماکت انجام می شود. نمونه به دمای اتاق و فشار برگردانده می شود ، سپس ماکت فلزی بسیار شکننده "پیش سایه" سطح شکستگی با هضم دقیق شیمیایی با اسیدها ، محلول هیپوکلریت یا مواد شوینده SDS از مواد بیولوژیکی زیرزمین آزاد می شود. ماکت هنوز شناور کاملاً از مواد شیمیایی باقیمانده شسته می شود ، با دقت روی شبکه های ریز ماهیگیری می شود ، خشک شده و سپس در TEM مشاهده می شود.
  • برچسب زدن immunogold ماکت شکستگی یخ (FRIL) - روش یخبندان شکستگی اصلاح شده است تا امکان شناسایی اجزای صورت شکستگی با برچسب زدن ایمونوگلد فراهم شود. به جای از بین بردن تمام بافت های زیرین ماکت ذوب شده به عنوان آخرین مرحله قبل از مشاهده در میکروسکوپ ، ضخامت بافت در طی یا بعد از فرآیند شکستگی به حداقل می رسد. لایه نازک بافت به ماکت فلز محدود می شود ، بنابراین می توان با استفاده از آنتی بادی ها به ساختارهای مورد نظر ، ایمونوگلد شد. لایه نازک نمونه اصلی روی ماکت با طلای ضمیمه ، امکان شناسایی سازه ها در صفحه شکستگی را فراهم می کند. روشهای مرتبط نیز وجود دارد که سطح سلولهای اچ شده و سایر تغییرات برچسب زدن ماکت را نشان می دهد.
  • فرز پرتوی یون - نمونه هایی از نازک شدن آنها تا زمانی که با شلیک یون ها (به طور معمول آرگون) در سطح از یک زاویه و مواد پاشیده شده از سطح ، در برابر الکترون ها شفاف نباشند. یک زیر مجموعه از این تراشکاری پرتوهای یون متمرکز است ، که در آن از یونهای گالیم برای تولید یک غشای الکترونی شفاف در یک منطقه خاص از نمونه استفاده می شود ، به عنوان مثال از طریق دستگاهی در یک ریزپردازنده. تراشکاری پرتوهای یون نیز ممکن است قبل از آنالیز SEM از مواد که تهیه آن با استفاده از پولیش مکانیکی دشوار است ، برای پرداخت سطح مقطع استفاده شود.
  • پوشش رسانا - یک پوشش اولتراتین از مواد رسانا الکتریکی ، که توسط تبخیر خلاء زیاد یا با روکش خلاء کم نمونه ، تهویه می شود. این کار برای جلوگیری از تجمع میدان های الکتریکی ساکن در نمونه به دلیل تابش الکترون مورد نیاز در هنگام تصویربرداری انجام می شود. مواد پوشش شامل طلا ، طلا / پالادیوم ، پلاتین ، تنگستن ، گرافیت و غیره است.
  • خاکستری - برای جلوگیری از تجمع بار الکتریکی بر روی یک نمونه با روکش رسانا ، معمولاً بصورت الکتریکی به نگهدارنده نمونه فلزی متصل می شود. غالباً برای این منظور از چسب رسانا برقی استفاده می شود.


معایبویرایش

میکروسکوپ های الکترونی برای ساخت و نگهداری گران هستند ، اما سرمایه و هزینه های جاری سیستم های میکروسکوپ کانفوکال در حال حاضر با میکروسکوپ های الکترونیکی اصلی همپوشانی دارند. میکروسکوپ های طراحی شده برای دستیابی به وضوح بالا باید در ساختمان های با ثبات (گاهی اوقات زیرزمینی) با سرویس های ویژه مانند سیستم های لغو میدان مغناطیسی قرار بگیرند.

نمونه ها تا حد زیادی باید در خلا مشاهده شوند ، زیرا مولکول هایی که هوا تشکیل می دهند ، الکترون ها را پراکنده می کنند. یک استثناء میکروسکوپ الکترونی الکترونی فاز با استفاده از یک سلول مایع بسته یا یک محفظه محیطی است ، به عنوان مثال ، در میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی ، که اجازه می دهد نمونه های هیدراته با فشار کم مشاهده شوند (تا 20 Torr یا 2.7 kPa) محیط مرطوب. تکنیک های مختلفی برای میکروسکوپ الکترونی درجا از نمونه های گازی نیز توسعه یافته است.

میکروسکوپهای الکترونی روبشی که در حالت خلاء بالا معمولی کار می کنند ، معمولاً از نمونه های رسانای تصویر استفاده می کنند. بنابراین مواد غیر رسانا به پوشش رسانا نیاز دارند (آلیاژ طلا / پالادیوم ، کربن ، اسمی و غیره). حالت کم ولتاژ میکروسکوپ های مدرن ، مشاهده نمونه های غیر رسانا بدون پوشش را ممکن می سازد. مواد غیر رسانا نیز می توانند توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی فشار متغیر (یا محیطی) تصویر شوند.

نمونه های کوچک و پایدار مانند نانولوله های کربن ، فروستولهای دیاتوم و کریستالهای معدنی کوچک (به عنوان مثال الیاف آزبستو) قبل از بررسی در میکروسکوپ الکترونی نیازی به درمان خاصی ندارند. نمونه هایی از مواد هیدراته ، از جمله تقریباً تمام نمونه های بیولوژیکی ، برای تثبیت آنها ، کاهش ضخامت آنها (مقطع اولتراستین) و افزایش کنتراست نوری الکترون (رنگ آمیزی) باید به روش های مختلفی تهیه شوند. این فرایندها ممکن است به مصنوعات منتهی شوند ، اما معمولاً با مقایسه نتایج به دست آمده با استفاده از روشهای تهیه نمونه کاملاً متفاوت ، می توان شناسایی کرد. از دهه 1980 ، تجزیه و تحلیل نمونه های انجماد شده و انجماد شده نیز به طور فزاینده ای توسط دانشمندان مورد استفاده قرار گرفت و بیشتر اعتبار این روش را تأیید کرد.

کاربردهاویرایش

نیمه هادی و ذخیره سازی داده ها

  • ویرایش مدار
  • تجزیه و تحلیل نقص
  • تجزیه و تحلیل خرابی


زیست شناسی و علوم زندگی

  • میکروسکوپ کریو الکترون (Cryo-electron microscopy)
  • میکروسکوپ کریو بیولوژی
  • میکروسکوپ الکترونی تشخیصی
  • تحقیقات دارویی (به عنوان مثال آنتی بیوتیک)
  • توموگرافی الکترونی
  • آنالیز ذرات
  • تشخیص ذرات
  • بومی سازی پروتئین
  • زیست شناسی ساختاری
  • تصویربرداری از بافت
  • سم شناسی
  • ویروس شناسی (به عنوان مثال نظارت بر بار ویروسی)


تحقیقات مواد

  • آزمایش و توصیف دستگاه
  • آزمایشات مواد پویا
  • رسوب ناشی از پرتو الکترونی
  • خصوصیات درجا
  • صلاحیت مواد
  • تحقیقات پزشکی
  • نانومتر شناسی
  • نانو ذرات نوری


صنعت

  • شیمیایی / پتروشیمی
  • ساخت مستقیم نوشتن پرتو
  • علم غذا
  • پزشکی قانونی
  • فراکتوگرافی
  • خصوصیات خرد
  • معدن (تجزیه و تحلیل آزادسازی مواد معدنی)
  • QC دارویی


قوی‌ترین میکروسکوپ الکترونیویرایش

قوی‌ترین میکروسکوپ الکترونی دنیا با نام پیکو در سال ۲۰۰۹ در مدرسه عالی فنی آخن در آلمان ساخته شده و توان نمایش ذراتی به اندازه ۵۰ پیکومتر (پنج صدم نانومتر) و تصاویری از اجزای اتم و حرکت اتم‌ها را دارد. این میکروسکوپ دو برابر دقیق‌تر از میکروسکوپی‌ست که سال قبل در دانشگاه برکلی ساخته شده بود. میکروسکوپ الکترونی می‌تواند تصاویر سه بعدی از سطح سلول‌ها فراهم آورد، اما انواعی از آن برای مشاهده سلول‌های زنده کاربرد ندارند.


جستارهای وابستهویرایش

پانویسویرایش