Fény- és elektronmikroszkópok.  Elektronmikroszkóp a garázsban

Fény- és elektronmikroszkópok. Elektronmikroszkóp a garázsban

Egy vállalkozó, a szakterületen jártas szakember blogját kezdjük kiadni információs technológiák valamint Alexei Bragin részmunkaidős amatőr dizájner, ami egy szokatlan élményről mesél - a blog írója már egy éve azzal van elfoglalva, hogy a komplex tudományos berendezéseket - egy pásztázó elektronmikroszkópot - gyakorlatilag otthon restaurálja. Olvassa el, milyen mérnöki, műszaki és tudományos kihívásokkal kellett szembenéznie Alekszejnek, és hogyan birkózott meg velük.

Egyszer felhívott egy barátom, és azt mondta: Találtam egy érdekes dolgot, el kell vinnem neked, de fél tonnát nyom. Szóval kaptam egy oszlopot egy JEOL JSM-50A pásztázó elektronmikroszkópból a garázsomban. Régen leszerelték valamelyik kutatóintézetből, és fémhulladékba vitték. Az elektronika elveszett, de az elektron-optikai oszlop a vákuumrésszel együtt megmenekült.

Mivel a berendezés nagy részét megőrizték, felmerült a kérdés: meg lehet-e menteni a teljes mikroszkópot, vagyis helyreállítani és működőképes állapotba hozni? És közvetlenül a garázsban, saját kezűleg, csak alapvető mérnöki és műszaki ismeretek és rögtönzött eszközök segítségével? Igaz, még soha nem foglalkoztam ilyen tudományos felszereléssel, arról nem is beszélve, hogy tudtam használni, és fogalmam sem volt, hogyan működik. De végül is érdekes, nem csak a régi vasdarabot működőképes állapotba hozni - érdekes mindent egyedül kitalálni, és ellenőrizni, hogy lehetséges-e tudományos módszer, fedezzen fel teljesen új területeket. Így hát elkezdtem helyreállítani az elektronmikroszkópot a garázsban.

Ebben a blogban arról fogok mesélni, hogy mit sikerült már elvégeznem, és mi van még hátra. Útközben bemutatom az elektronmikroszkópok működési elveit és főbb alkatrészeiket, valamint beszélek a számos technikai akadályról, amit a munka során le kellett küzdeni. Tehát kezdjük.

Ahhoz, hogy a mikroszkópomat legalább az „elektronsugárral lumineszcens képernyőn rajzoló” állapotba visszaállítsam, a következőkre volt szükség:

  • megérteni az elektronmikroszkópok alapjait;
  • megérteni, mi az a vákuum, és mi történik vele;
  • hogyan mérik a vákuumot és hogyan nyerik azt;
  • hogyan működnek a nagyvákuumszivattyúk;
  • az alkalmazott kémia minimális ismerete (milyen oldószereket kell használni a vákuumkamra tisztításához, milyen olajat kell használni a vákuumrészek kenésére);
  • fémmegmunkálási mester (esztergálás és marás) mindenféle adapter és szerszám gyártásához;
  • Ismerje meg a mikrokontrollereket és azok csatlakoztatását.

  • Kezdjük sorban. Ma az elektronmikroszkópok működési elveiről fogok beszélni. Két típusuk van:

  • áttetsző - TEM vagy TEM;
  • szkennelés - SEM vagy SEM (a "raszterből").
  • Transzmissziós elektronmikroszkóp

    A TEM nagyon hasonlít a hagyományos optikai mikroszkóphoz, csak a vizsgált mintát nem fénnyel (fotonokkal), hanem elektronokkal sugározzák be. Az elektronsugár hullámhossza sokkal kisebb, mint a fotonsugáré, így sokkal nagyobb felbontás érhető el.

    Az elektronsugarat elektromágneses vagy elektrosztatikus lencsék fókuszálják és vezérlik. Még ugyanolyan torzításokkal (kromatikus aberrációkkal) rendelkeznek, mint az optikai lencsék, bár a fizikai kölcsönhatás jellege itt teljesen más. Mellesleg új torzításokat is ad hozzá (amit az elektronnyaláb tengelye mentén az objektívben lévő elektronok csavarodása okoz, ami az optikai mikroszkópban a fotonoknál nem történik meg).

    A TEM-nek vannak hátrányai: a vizsgálandó mintáknak nagyon vékonynak, 1 mikronnál vékonyabbnak kell lenniük, ami nem mindig kényelmes, különösen otthoni munkavégzés során. Például ahhoz, hogy a haját a fényen keresztül lássa, legalább 50 rétegben kell levágnia. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az elektronsugár áthatoló ereje sokkal rosszabb, mint a fotoné. Ráadásul a TEM – ritka kivételektől eltekintve – meglehetősen nehézkes. Ez az alább látható készülék nem tűnik olyan nagynak (bár magasabb, mint egy ember, és tömör öntöttvas váza van), de egy nagy szekrény méretű tápegységgel is rendelkezik - összesen , szinte egy egész szoba kell.


    De a TEM felbontása a legmagasabb. Segítségével (ha keményen próbálkozol) láthatod az anyag egyes atomjait.


    Calgary Egyetem


    Ez a felbontás különösen hasznos egy vírusos betegség kórokozójának azonosítására. A 20. század összes vírusanalitikája a TEM-re épült, és csak a népszerű vírusok diagnosztizálására szolgáló olcsóbb módszerek (például polimeráz láncreakció, vagy PCR) megjelenésével szűnt meg a TEM-ek rutinszerű alkalmazása erre a célra.

    Például így néz ki a H1N1 influenza „fényen át”:


    Calgary Egyetem


    Pásztázó elektronmikroszkóp


    A SEM-et elsősorban a minták felületének nagyon nagy felbontású vizsgálatára használják (milliószoros nagyítás, szemben az optikai mikroszkópok 2 ezresével). És ez sokkal hasznosabb a háztartásban :)

    Például így néz ki egy új fogkefe egyetlen sörtéje:

    Ugyanez történik a mikroszkóp elektronoptikai oszlopában is, csak itt a mintát sugározzák be, és nem a képernyő foszfort, és a kép a másodlagos elektronokat rögzítő érzékelők információi alapján jön létre, rugalmasan visszavert elektronokat stb. tovább. Ez a fajta elektronmikroszkóp lesz az, amelyről ebben a blogban lesz szó.

    A TV kineszkópja és a mikroszkóp elektronoptikai oszlopa is csak vákuum alatt működik. De erről a következő számban fogok részletesen beszélni.

    (Folytatjuk)

    Az "Elektronmikroszkópia. Membrán" tárgy tartalomjegyzéke:









    Elektronmikroszkópok az 1930-as években jelent meg, és az 1950-es években terjedt el széles körben.

    Az ábrán egy modern sebességváltó látható (áttetsző) elektron mikroszkóp, és az ábra az elektronsugár útját mutatja ebben a mikroszkópban. Egy transzmissziós elektronmikroszkópban az elektronok áthaladnak a mintán, mielőtt kép keletkezik. Először egy ilyen elektronmikroszkópot készítettek.

    Elektron mikroszkóp fejjel lefelé a fénymikroszkóphoz képest. A mintát felülről sugározzák, alulról alkotják a képet. Az elektronmikroszkóp működési elve lényegében megegyezik a fénymikroszkóp. Az elektronsugarat kondenzátorlencsék irányítják a mintára, majd a kapott képet más lencsék felnagyítják.

    A táblázat összefoglal néhány hasonlóságot és különbséget a fény és elektronmikroszkópok. Az elektronmikroszkóp oszlopának tetején egy elektronforrás található – egy volfrámszál, amely hasonló a hagyományos szálakban találhatóhoz. izzó körte. Nagy feszültséget (például 50 000 V) kapcsolnak rá, és az izzószál elektronáramot bocsát ki. Az elektromágnesek fókuszálják az elektronsugarat.

    Az oszlop belsejében mély vákuum jön létre. Erre a szóródás minimalizálása érdekében van szükség elektronok levegőrészecskékkel való ütközés miatt. Elektronmikroszkóppal csak nagyon vékony metszetek vagy részecskék használhatók, mivel az elektronsugarat a nagyobb tárgyak szinte teljesen elnyelik. A tárgy viszonylag sűrűbb részei elnyelik az elektronokat, ezért sötétebbnek tűnnek a kialakult képen. Nehézfémeket, például ólmot és uránt használnak a minta megfestésére a kontraszt növelése érdekében.

    Elektronok emberi szem számára láthatatlanok, ezért a látható (fekete-fehér) képet reprodukáló fluoreszcensre irányulnak. Fénykép készítéséhez a képernyőt eltávolítják, és az elektronokat közvetlenül a filmre irányítják. Az elektronmikroszkóppal készített fényképet elektronmikroszkópnak nevezzük.

    Az elektronmikroszkóp előnye:
    1) nagy felbontás (a gyakorlatban 0,5 nm)


    Az elektronmikroszkóp hátrányai:
    1) a vizsgálathoz előkészített anyagnak halottnak kell lennie, mivel a megfigyelés során vákuumban van;
    2) nehéz megbizonyosodni arról, hogy a tárgy minden részletében élő sejtet reprodukál, mivel a vizsgált anyag rögzítése és festése megváltoztathatja vagy károsíthatja a szerkezetét;
    3) maga az elektronmikroszkóp és karbantartása drága;
    4) az anyag előkészítése a mikroszkópos munkához sok időt vesz igénybe, és magasan képzett személyzetet igényel;
    5) a vizsgált minták fokozatosan elpusztulnak az elektronsugár hatására. Ezért, ha a minta részletes tanulmányozására van szükség, akkor le kell fényképezni.

    Technológiai régészet)
    Egyes elektronmikroszkópok helyreállítják, mások az űrhajók firmware-jét, mások pedig mikroáramkörök áramköreinek visszafordítását végzik mikroszkóp alatt. Gyanítom, hogy borzasztóan izgalmas a foglalkozás.
    És mellesleg eszembe jutott egy csodálatos poszt az ipari régészetről.

    Spoiler

    A vállalati memória két típusa létezik: az emberek és a dokumentáció. Az emberek emlékeznek a dolgok működésére, és tudják, miért. Néha ezeket az információkat valahol rögzítik, és valahol megőrzik a nyilvántartásaikat. Ezt "dokumentációnak" hívják. A vállalati amnézia ugyanígy működik: az emberek elmennek, a dokumentáció eltűnik, megrohad, vagy egyszerűen elfelejtik.

    Több évtizedet töltöttem egy nagy petrolkémiai vállalatnál. Az 1980-as évek elején olyan üzemet terveztünk és építettünk, amely szénhidrogéneket alakít át más szénhidrogénekké. Az elkövetkező 30 évben ennek az üzemnek a vállalati emlékezete megfogyatkozott. Igen, az üzem még mindig működik, és pénzt keres a cégnek; karbantartást végeznek, és a bölcs emberek tudják, mit kell rángatniuk és rúgniuk, hogy az üzem működjön.

    De a cég teljesen elfelejtette, hogyan működik ez az üzem.

    Ez több tényező miatt következett be:

    Az 1980-as és 1990-es években a petrolkémiai ipar hanyatlása miatt abbahagytuk az új emberek felvételét. Az 1990-es évek végén csoportunkban 35 év alatti vagy 55 év feletti srácok voltak – nagyon ritka kivételekkel.
    Lassan áttértünk a számítógépes rendszerek segítségével történő tervezésre.
    A vállalati átszervezések miatt az egész irodát fizikailag át kellett költöznünk egyik helyről a másikra.
    Néhány évvel később egy vállalati összeolvadás cégünket teljesen feloszlatta egy nagyobb társasággá, ami az osztályok és a személyzet hatalmas átrendeződését idézte elő.
    Ipari régészet

    A 2000-es évek elején én és több kollégám nyugdíjba mentünk.

    A 2000-es évek végén a cégnek eszébe jutott az üzem, és úgy gondolta, jó lenne kezdeni vele valamit. Mondjuk, növelje a termelést. Például megtalálhatja a szűk keresztmetszetet a gyártási folyamatban, és javíthatja azt - a technológia nem állt meg ezen a 30 éven keresztül -, és esetleg hozzáadhat egy másik műhelyt.

    És itt a cég mindenhonnan egy téglafalba van nyomva. Hogyan épült ez az üzem? Miért így építették és nem másként? Pontosan hogyan működik? Miért van szükség A kádra, miért van a B és C műhely összekötve csővezetékkel, miért van a csővezeték átmérője G és nem D?

    Vállalati amnézia működés közben. A földönkívüliek által épített óriásgépek az idegen technológiájukkal bajnokok, mint az óramű, és rengeteg polimert köpnek ki. A cégnek homályos elképzelése van arról, hogyan kell karbantartani ezeket a gépeket, de fogalma sincs arról, milyen elképesztő varázslat zajlik benne, és senkinek fogalma sincs arról, hogyan hozták létre őket. Általánosságban elmondható, hogy az emberek nem is tudják pontosan, mit is keressenek, és nem tudják, melyik oldalról kellene ezt a gubancot kibogozni.

    Olyan srácokat keresünk, akik az üzem építése során már dolgoztak a cégnél. Most veszik magas pozíciókatés külön, légkondicionált szobákban ülnek. Azt a feladatot kapják, hogy találjanak dokumentációt az említett üzemről. Ez már nem vállalati memória, inkább ipari régészet. Senki sem tudja, hogy erről az üzemről milyen dokumentáció létezik, létezik-e egyáltalán, és ha igen, milyen formában tárolják, milyen formátumokban, mit tartalmaz és fizikailag hol található. Az üzemet tervezték projekt csapat amely már nem létezik, egy azóta átvett cégben, egy olyan irodában, amelyet a számítógépes kor előtti módszerekkel zártak le, amelyek már nem érvényesek.

    A srácok kötelező sárban való tobzódással emlékeznek a gyerekkorukra, felgyűrik a drága kabátok ujját, és nekilátnak a munkának.

    NÁL NÉL modern világ A mikroszkóp nélkülözhetetlen optikai eszköznek számít. Enélkül nehéz elképzelni az emberi tevékenység olyan területeit, mint a biológia, az orvostudomány, a kémia, az űrkutatás és a géntechnológia.


    A mikroszkópokat sokféle objektum tanulmányozására használják, és lehetővé teszik számunkra, hogy szabad szemmel láthatatlan szerkezeteket lássunk nagyon részletesen. Kinek köszönheti az emberiség ennek a hasznos eszköznek a megjelenését? Ki és mikor találta fel a mikroszkópot?

    Mikor jelent meg az első mikroszkóp?

    A készülék története az ókorban gyökerezik. Az ívelt felületek visszaverő és megtörő képessége napfény már a Krisztus előtti 3. században felfigyelt Eukleidész felfedező. Munkáiban a tudós magyarázatot talált a tárgyak vizuális növekedésére, de felfedezése nem talált praktikus alkalmazás.

    A legtöbb korai információk a mikroszkópokról nyúlik vissza XVIII század. 1590-ben Zachary Jansen holland kézműves két szemüveglencsét helyezett egy csőbe, és képes volt látni a tárgyakat 5-10-szeresre nagyítva.


    Később a híres felfedező, Galileo Galilei feltalált egy távcsövet, és felhívta rá a figyelmet érdekes tulajdonság: ha nagyon szét van tolva, akkor a kis tárgyak jelentősen megnagyobbíthatók.

    Ki építette meg az optikai eszköz első modelljét?

    A mikroszkóp fejlesztésében igazi tudományos és technológiai áttörés a 17. században következett be. 1619-ben Cornelius Drebbel holland feltaláló feltalált egy domború lencsés mikroszkópot, a század végén pedig egy másik holland, Christian Huygens mutatta be modelljét, amelyben az okulárokat lehetett állítani.

    Egy fejlettebb eszközt Anthony Van Leeuwenhoek feltaláló talált fel, aki egy nagy lencsével rendelkező eszközt készített. A következő másfél évszázadban ez a termék adott legmagasabb minőség képek, ezért Leeuwenhoeket gyakran a mikroszkóp feltalálójának nevezik.

    Ki találta fel az első összetett mikroszkópot?

    Egyes vélemények szerint az optikai eszközt nem Leeuwenhoek találta fel, hanem Robert Hooke, aki 1661-ben továbbfejlesztette Huygens modelljét egy további lencsével. Az így létrejött készüléktípus az egyik legnépszerűbb eszköz lett a tudományos közösségben, és a 18. század közepéig széles körben használták.


    A jövőben sok feltaláló beleteszi a kezét a mikroszkóp fejlesztésébe. 1863-ban Henry Sorby feltalált egy polarizációs eszközt, amely lehetővé tette számára a felfedezést, az 1870-es években Ernst Abbe pedig kidolgozta a mikroszkópok elméletét, és felfedezte a dimenzió nélküli "Abbe-számot", amely hozzájárult a fejlettebb optikai berendezések gyártásához.

    Ki az elektronmikroszkóp feltalálója?

    1931-ben Robert Rudenberg tudós szabadalmaztatott egy új eszközt, amely elektronsugarak segítségével képes felnagyítani a tárgyakat. Az eszközt elektronmikroszkópnak nevezték, és számos tudományban széles körben alkalmazták nagy felbontásának köszönhetően, amely több ezerszer nagyobb, mint a hagyományos optikánál.

    Egy évvel később Ernst Ruska megalkotta egy modern elektronikus eszköz prototípusát, amelyért kitüntetésben részesült Nóbel díj. Találmányát már az 1930-as évek végén kezdték széles körben alkalmazni a tudományos kutatásban. Ezzel egy időben a Siemens megkezdte a kereskedelmi használatra szánt elektronmikroszkópok gyártását.

    Ki a nanoszkóp szerzője?

    Az eddigi leginnovatívabb optikai mikroszkóp típus a nanoszkóp, amelyet Stefan Hell német feltaláló vezette tudóscsoport fejlesztett ki 2006-ban.


    Az új eszköz nemcsak az Abbe-szám gátjának leküzdését teszi lehetővé, hanem lehetőséget ad 10 nanométer vagy annál kisebb méretű objektumok megfigyelésére is. Emellett a készülék kiváló minőségű, háromdimenziós képeket biztosít a tárgyakról, amelyekhez korábban a hagyományos mikroszkópok hozzáférhetetlenek voltak.

    ELEKTRON MIKROSZKÓP- nagyfeszültségű, vákuum készülék, amelyben egy tárgyról nagyított képet kapunk elektronáram segítségével. Tárgyak nagy nagyítású kutatására és fényképezésére tervezték. Az elektronmikroszkópok nagy felbontásúak. Az elektronmikroszkópokat széles körben használják a tudomány, a technológia, a biológia és az orvostudomány területén.

    A működési elv szerint megkülönböztetik az áttetsző (transzmissziós), pásztázó (raszteres) és kombinált elektronmikroszkópokat. Ez utóbbi működhet áttetszőben, szkennelésben vagy két üzemmódban egyszerre.

    A hazai ipar a 20. század 40-es éveinek végén kezdett transzmissziós elektronmikroszkópokat gyártani.Az elektronmikroszkóp létrehozásának szükségességét a fénymikroszkópok alacsony felbontása okozta. A felbontás növeléséhez rövidebb hullámhosszú sugárforrásra volt szükség. A probléma megoldása csak elektronnyaláb megvilágítóként való felhasználásával vált lehetségessé. Az 50 000 V potenciálkülönbségű elektromos térben felgyorsított elektronáramlás hullámhossza 0,005 nm. Jelenleg az aranyfilmeknél 0,01 nm-es felbontást sikerült elérni transzmissziós elektronmikroszkóppal.

    Transzmissziós típusú elektronmikroszkóp vázlata: 1 - elektronágyú; 2 - kondenzátor lencsék; 3 - lencse; 4 - vetítőlencsék; 5 - cső nézőablakkal, amelyen keresztül megfigyelheti a képet; 6 - nagyfeszültségű kábel; 7 - vákuumrendszer; 8 - vezérlőpanel; 9 - állvány; 10 - nagyfeszültségű tápegység; 11 - elektromágneses lencsék tápegysége.

    A transzmissziós elektronmikroszkóp sematikus diagramja nem sokban különbözik a fénymikroszkóp diagramjától (lásd). A sugarak útja és mindkét mikroszkóp fő szerkezeti elemei hasonlóak. A gyártott elektronikus mikroszkópok széles választéka ellenére mindegyik ugyanazon séma szerint készül. A transzmissziós elektronmikroszkóp fő szerkezeti eleme a mikroszkóp oszlop, amely egy elektronforrásból (elektronágyúból), egy elektromágneses lencsékből, egy tárgytartóval ellátott tárgyasztalból, egy lumineszcens képernyőből és egy fotorögzítő berendezésből áll (lásd az ábrát). ). A mikroszkóposzlop minden szerkezeti eleme hermetikusan össze van szerelve. Az oszlopban lévő vákuumszivattyúk rendszere mély vákuumot hoz létre az elektronok akadálytalan áthaladásához és a minta megsemmisülésétől való védelméhez.

    Az elektronok áramlása a mikroszkóppisztolyban jön létre, amely a háromelektródos lámpa (katód, anód, vezérlőelektród) elvén épül fel. A fűtött V-alakú volfrám katód hőkibocsátása következtében elektronok szabadulnak fel, amelyek több tíz és több száz kilovolt közötti potenciálkülönbséggel elektromos térben nagy energiákra gyorsulnak fel. Az anód lyukon keresztül az elektronok áramlása az elektromágneses lencsék résébe rohan.

    Az elektronmikroszkópban a wolfram termoionos katódok mellett rúd- és mezőemissziós katódokat is használnak, amelyek sokkal nagyobb elektronsugár-sűrűséget biztosítanak. Működésükhöz azonban legalább 10 ^ -7 Hgmm vákuum szükséges. Art., amely további tervezési és üzemeltetési nehézségeket okoz.

    A mikroszkóposzlop másik fő szerkezeti eleme egy elektromágneses lencse, amely egy tekercs egy nagy szám vékony rézhuzal fordulatait, puha vasból készült héjba helyezve. Amikor elektromos áram halad át a lencse tekercsén, abban elektromágneses tér képződik, melynek erővonalai a héj belső gyűrűs szakadásában összpontosulnak. A mágneses tér fokozása érdekében egy póluscsúcsot helyeznek el a folytonossági tartományban, amely lehetővé teszi egy erőteljes, szimmetrikus mező létrehozását minimális áramerősséggel a lencse tekercsében. Az elektromágneses lencsék hátránya a különféle aberrációk, amelyek befolyásolják a mikroszkóp felbontását. Legmagasabb érték asztigmatizmusa van, amelyet a lencse mágneses mezőjének aszimmetriája okoz. Ennek kiküszöbölésére mechanikus és elektromos stigmatátorokat használnak.

    A kettős kondenzátorlencsék feladata a fénymikroszkóp kondenzátorához hasonlóan egy tárgy megvilágításának megváltoztatása az elektronfluxussűrűség változtatásával. A 40-80 µm átmérőjű kondenzátorlencse membránja kiválasztja az elektronsugár központi, leghomogénebb részét. Az objektív a legrövidebb gyújtótávolságú objektív nagy teljesítményű mágneses mező. Feladata a tárgyon áthaladó elektronok fókuszálása és kezdetben a mozgásszögének növelése. A mikroszkóp felbontása nagymértékben függ a gyártás minőségétől és az objektívlencse pólushegyének anyagának egyenletességétől. A közbenső és a vetítőlencsékben az elektronok mozgási szöge tovább nő.

    Különleges követelmények támasztják a tárgyasztal és tárgytartó minőségét, hiszen nem csak nagy nagyítással kell mozgatni és dönteni a mintát adott irányba, hanem szükség esetén nyújtani, melegíteni vagy hűteni.

    Meglehetősen összetett elektronikus-mechanikus eszköz a mikroszkóp fotórögzítő része, amely lehetővé teszi az automatikus exponálást, a rögzített fényképanyag cseréjét, illetve a szükséges mikroszkópi módok rögzítését rajta.

    A fénymikroszkóptól eltérően a transzmissziós elektronmikroszkóp vizsgálati tárgya nem mágneses anyagból (réz, palládium, platina, arany) készült vékony rácsokra van felszerelve. A rácsokra több tíz nanométer vastag, kollódiumból, formvarból vagy szénből készült film-szubsztrátumot rögzítenek, majd felviszik az anyagot, amit mikroszkópos vizsgálatnak vetnek alá. A beeső elektronok és a mintaatomok kölcsönhatása mozgásuk irányának megváltozásához, kis szögű elhajláshoz, visszaverődéshez vagy teljes abszorpcióhoz vezet. A lumineszcens képernyőn vagy fényképészeti anyagon lévő kép kialakításában csak azok az elektronok vesznek részt, amelyeket a mintaanyag jelentéktelen szögben eltérített, és át tudtak haladni az objektív apertúra-membránján. A kép kontrasztja attól függ, hogy a mintában vannak-e nehéz atomok, amelyek erősen befolyásolják az elektronok mozgásának irányát. A főként fényelemekből épített biológiai objektumok kontrasztjának fokozására, különféle módszerek kontrasztos (lásd Elektronmikroszkópia).

    Transzmissziós elektronmikroszkópban lehetőség van egy ferde elektronsugárral megvilágított mintáról sötét mezős képet készíteni. Ebben az esetben a minta által szórt elektronok áthaladnak az apertúra-membránon. A sötétmezős mikroszkóppal javítja a kép kontrasztját nagy felbontású minta részletei. A transzmissziós elektronmikroszkóp minimális kristályok mikrodiffrakciós módját is biztosítja. A világos mezőről a sötét mezőre való átmenet és a mikrodiffrakció nem igényel jelentős változtatásokat a mikroszkóp sémában.

    A pásztázó elektronmikroszkópban az elektronáramlást egy nagyfeszültségű pisztoly alakítja ki. Dupla kondenzátorlencsék segítségével vékony elektronsugarat (elektronszondát) kapunk. Eltérítő tekercsek segítségével az elektronszonda a minta felületére kerül, sugárzást okozva. A pásztázó elektronmikroszkóp pásztázó rendszere hasonlít arra a rendszerre, amellyel televíziós képet kapnak. Az elektronsugár kölcsönhatása a mintával szórt elektronok megjelenéséhez vezet, amelyek elvesztették energiájuk egy részét a mintaatomokkal való kölcsönhatás során. A pásztázó elektronmikroszkópban háromdimenziós kép létrehozásához az elektronokat egy speciális detektor gyűjti össze, erősíti, és egy sweep generátorba táplálja. A visszavert és szekunder elektronok száma az egyes pontokban a domborzattól és a kémiai összetétel mintát, a tárgy képének fényereje és kontrasztja a kineszkópon ennek megfelelően változik. A pásztázó elektronmikroszkóp felbontása eléri a 3 nm-t, a nagyítás 300 000. A pásztázó elektronmikroszkóp oszlopában lévő mélyvákuum biztosítja a biológiai minták kötelező szerves oldószeres dehidratálását, illetve fagyott állapotból történő liofilizálását.

    Transzmissziós vagy pásztázó elektronmikroszkóp alapján kombinált elektronmikroszkóp készíthető. Egy kombinált elektronmikroszkóp segítségével egyszerre tanulmányozhatja a mintát átviteli és pásztázási módban. Kombinált elektronmikroszkópban, valamint pásztázóban lehetőség nyílik röntgendiffrakcióra, a tárgy anyagának kémiai összetételének energiadiszperzív elemzésére, valamint a képek optikai-szerkezeti gépi elemzésére.

    Az összes típusú elektronmikroszkóp használatának hatékonyságának növelése érdekében olyan rendszereket hoztak létre, amelyek lehetővé teszik az elektronmikroszkópos kép digitális formába történő átalakítását, majd ezt az információt számítógépen feldolgozzák. Statisztikai analízis képeket közvetlenül a mikroszkópból, megkerülve a hagyományos negatív lenyomat módszert.

    Bibliográfia: Stoyanova I. G. és Anasknn I. F. A transzmissziós elektronmikroszkópos módszerek fizikai alapjai, M., 1972; Suvorov A. L. Mikroszkópia a tudományban és a technikában, M., 1981; Finean J. Biológiai ultrastruktúrák, ford. angolból, M., 1970; Schimmel G. Elektronmikroszkópos technika, ford. német nyelvvel M., 1972. Lásd még bibliogr. az Art. Elektronmikroszkópia.