17. Основные структурные элементы электронного растрового микроскопа.

Растровый электронный микроскоп — прибор класса электронный микроскоп, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким (до 0,4 нм) пространственным разрешением, также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом.

Современный РЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат до 1 000 000 крат.

Нижеследующий рисунок иллюстрирует принципиальную схему РЭМ: тонкий электронный зонд (электронный пучок) направляется на анализируемый образец. В результате взаимодействия между электронным зондом и образцом генерируются низкоэнергетичные вторичные электроны, которые собираются детектором вторичных электронов. Интенсивность электрического сигнала детектора зависит как от природы образца (в меньшей степени), так и от топографии (в большей степени) образца в области взаимодействия. Таким образом, сканируя электронным пучком поверхность объекта возможно получить карту рельефа проанализированной зоны.

Тонкий электронный зонд генерируется электронной пушкой, которая играет роль источника электронов, и фокусируется электронными линзами (обычно электромагнитными, иногда электростатическими). Сканирующие катушки отклоняют зонд в двух взаимоперпендикулярных направлениях, сканируя поверхность образца зондом, подобно сканированию электронным пучком экрана электронно-лучевой трубки телевизора. Источник электронов, электронные линзы (обычно тороидальные магнитные) и отклоняющие катушки образуют систему, называемую электронной колонной.

18. Принцип действия конфокальных микроскопов.

конфокальный микроскоп может быть использован для проведения исследований практически любых объектов:

физических структур (квантовые точки, полупроводники, электронные чипы памяти); объектов нанооптики; биологических образцов (измерения флюоресценции, клетки и т. д.).

По сравнению с обычным оптическим прибором особенностью конфокального микроскопа является значительный контраст. В нем используется апертура, которая находится в плоскости изображения и ограничивает поток фонового рассеянного света. В настоящее время использование конфокальных микроскопов широко распространено в клеточной биологии. Благодаря высокому разрешению и контрасту они дают возможность изучить структуру клеток и их органоидов (ядро, цитоскелет, хромосомы, локализации отдельных генов).

Система чёткого изображения достигается при помощи двух основных методов:

• Требуемый участок образца освещается фокусированным лучом с высокой интенсивностью, обычно лазера. Таким образом, фокусированный свет внутри конфокального микроскопа направляется на участок образца ниже и выше фокусной поверхности. Для блокирования размытой картинки, находящейся вне фокусной информации от исследуемого образца, используется точечная диафрагма.

• Конфокальный микроскоп позволяет получать очень чёткое трёхмерное изображение при помощи последовательного сканирования множества сечений исследуемого образца. Он позволяет оценить результаты исследования клеточной активности в четырёх направлениях (глубина, ширина, высота и время).

Наилучшее горизонтальное разрешение конфокального прибора составляет 0,4 мкм, лучшее вертикальное разрешение данного микроскопа – примерно 1,4 мкм. Оно гораздо выше других традиционных оптических систем. Вышеуказанные данные приведены для конфокального микроскопа с цифровой апертурой 0,65 и длиной волны возбуждения лазера подсветки 633 нм.