Види електронних мікроскопів. Просвічуюча електронна мікроскопія

У просвечуючому електронному мікроскопі використовується високоенергетичний електронний жмуток для формування зображення. Електронний жмуток створюється за допомогою катода (вольфрамового, LaB6, Шотткі або холодної польової емісії). Отриманий електронний жмуток прискорюється зазвичай до +200 кеВ (використовуються різні напруги від 20кеВ до 1МеВ), фокусується системою магнітних лінз ( іноді електростатичних лінз) , проходить через зразок так , що частина електронів розсіюється на зразку , а частина - ні . Таким чином , жмуток, що пройшов через зразок, несе інформацію про структуру зразка. Далі жмуток проходить через систему збільшуючих лінз і формує зображення на люмінесцентному екрані (як правило , з сульфіду цинку ) , фото- пластинці або CCD - камері. Деякі сучасні ПЕМ мають коректори сферичної аберації. Основними недоліками ПЕМ є необхідність у дуже тонкому зразку (порядка 100нм ) і нестійкість (розкладання ) зразків під жмутком .

Просвічуюча растрова(скануюча) електронна мікроскопія (прем)

Один з типів просвічує електронної мікроскопії (ПЕМ), проте є прилади працюють виключно в режимі ПРЕМ. Пучок електронів пропускається через відносно тонкий зразок, але, на відміну від звичайної просвічує електронної мікроскопії, електронний пучок фокусується в точку, яка переміщається за зразком по растру.

Растрова (скануюча) електронна мікроскопія

В основі лежить телевізійний принцип розгортки тонкого жмутка електронів по поверхні взірця.

Недоліки електронних мікроскопів.

Електронні мікроскопи дорогі у виробництві та обслуговуванні, але загальна та експлуатаційна вартість конфокального оптичного мікроскопа порівняна з базовими електронними мікроскопами. Мікроскопи високого розрішення повинні розміщуватися в стабільних (без вібрацій) приміщеннях, часто під землею, і без зовнішніх електромагнітних полів. У більшості випадків зразки повинні спостерігатися у вакуумі, так як молекули атмосфери будуть розсіювати електрони. Втім існують методики, що дозволяють частково обійти це обмеження.

Сфери застосування електронних мікроскопів

Сфери застосування електронних мікроскопів в біології і біологічних науках: • Кріобіологія • Локалізація білків • Електронна томографія • Клітинна томографія • Кріо -електронна мікроскопія • Токсикологія • Біологічне виробництво і моніторинг завантаження вірусів • Аналіз частинок • Фармацевтичний контроль якості • 3D зображення тканин • Вірусологія • Склування Наукові дослідження • Кваліфікація матеріалів • Підготовка матеріалів та зразків • Створення нанопрототипами • нанометрології • Тестування і зняття характеристик пристроїв • Дослідження мікроструктури металів промисловість • Створення зображень високої роздільної здатності • Зняття мікрохарактерістік 2D і 3D • Макрообразци для нанометріческой метрології • Виявлення і зняття параметрів частинок • Електронна літографія • Експерименти з динамічними матеріалами • Підготовка зразків • Судова експертиза • Видобуток і аналіз корисних копалин • Хімія / Нафтохімія • Фрактографія

Скануючий електронний мікроскоп з рентгенівським мікроаналізатором та катодолюмінесцентним детектором. Можна спостерігати об’єкти розміром 0,001мкм – 1нм.

Зображення голови комахи. Цифровий Скануючий електронний мікроскоп CamScan MX 2500S(CamScan Electron Optics, Ltd, UK) (СЕМ) призначений для спостереження мікрооб'єктів при збільшеннях від 8х до 500'000х, дослідження їх топографії(морфологічних елементів поверхні), фазової неоднорідності і позиціонування електронного пучка для подальших рентгенівських і катодолюмінесцентних вимірів. Детектор вторинних електронів(SE) Эверхарта-Торнли призначений для реєстрації низько енергетичних вторинних електронів, що формують топографічне зображення(з дозвільною здатністю <3 nm при 30 kV прискорюючої напруги). Детектор оберненорозсіяних електронів(BSE) дозволяє виявити фазову неоднорідність об'єкту. Катодолюмінесцентне зображення тонкої зональності кристала циркону.

Зображення в електронному мікроскопі.

 Цифровий скануючий мікроскоп. Застосовується для спостереження об'єктів при збільшенні від8 до 500 000 разів.

 

Просвічуючий електронний мікроскоп, збільшення в 70тис. разів. Можна досліджувати клітини.

Порівняно з світловими мікроскопами Е. м. мають значно кращу роздільну здатність і велике збільшення. Роздільна здатність сучас. Е. м. досягає 1-2нм, збільшення

- кількох мільйонів разів. За характером дослідження об'єктів Е. м. поділяють на просвічуючі, відбивні, растрові, емісійні, тіньові та дзеркальні. У просвічуючи х Е. м. (мал.) зображення створюється за допомогою електронних лінз електронами, які пройшли крізь досліджуваний об'єкт, у відбивних - розсіяними (відбитими) електронами. У растрових Е. м. електронний пучок фокусується лінзами у тонкий проміньзонд, який неперервно оббігає (сканує) поверхню об'єкта. Зображення у таких мікроскопах спостерігається на екрані електронно-променевої трубки. За допомогою растрових Е. м. досліджують як прозорі, так і непрозорі для електронів об'єкти. В емісійних Е. м. досліджуваний об'єкт сам випромінює електрони, які потім прискорюються і проходять крізь лінзи. У тіньових Е. м., як і в растрових, електронні лінзи служать лише для створення електронного зонда, який на віддаленому від об'єкта екрані або фотопластинці дає тіньове зображення об'єкта. У дзеркальних Е. м., за допомогою яких визначають розподіл електр. потенціалу біля поверхні досліджуваного зразка, електрони відбиваються від еквіпотенціальної поверхні, що створюється перед зразком. Найпоширенішими Е. м. є просвічуючі і растрові. Електронні мікроскопи застосовують у наук. дослідженнях (у хімії, біології, медицині і т. д.) та для контролю в галузях мікроелектроніки, техніки напівпровідників тощо.

Тема №8: «Оптичні явища, їх використання в медицині».

Лекція №8.

Тема: «Оптичні явища, їх використання в медицині».

Література: В.П.Марценюк гл. 6.5, 6.6.

А.Ф.Шевченко § 139, 140 – 143, 148 – 156, 159

Елементи геометричної оптики.

Сучасна теорія світла – квантова:

1) з одного боку світло – це електромагнітна хвиля, що сприймається оком:

4 ·1014 – 7,5 · 1014гц, 380 нм – 760нм (дати означення інтерференції, дифракції, поляризації)

2) з іншого – це потік частинок: квантів або фотонів ..

Геометрична оптика – розділ оптики, що вивчає закон розповсюдження світла в прозорих середовищах на основі уявлення про свіловий промінь(промінь – це напрямлена пряма, вздовж якої розповсюджуються світлові коливання);

Закон відбивання:

а) промінь, що падає, відбитий промінь і перпендикуляр, до межі, проведений

через точку падіння, лежать в одній площині;

б) кут падіння дорівнює куту відбивання ;