Transzmissziós elektronmikroszkóp

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

Tartalomjegyzék 1 Az elektronmikroszkóp feloldóképessége 2 Az elektronmikroszkóp elve 2.1 Elektronszóródás 3 A kép kialakulása 3.1 Nomenklatúra 3.2 Az elektronmikroszkópos kép kontrasztja 4 Lásd még 5 Referenciák

[szerkesztés] Az elektronmikroszkóp feloldóképessége

A mikroszkópok feloldóképessége az Abbe-szabály szerint döntően függ az alkalmazott fény hullámhosszától. A látható fény hullámhossza (400-800 nm) határt szab a feloldóképesség javításának. Ha azonban másfajta elektromágneses sugárral tudunk képet alkotni, amlyek hullámhossza lényegesen kisebb a látható fényénél, a feloldás és így a mikroszkóp nagyítása növelhető. Ezt a sugarat találták meg az elektronsugárban, amely nemcsak elektronokból álló sugárként, hanem rezgésként is felfogható. A sugár hullámhossza (az általában alkalmazott gyorsítófeszültség mellett) körülbelül öt nagyságrenddel kisebb, mint a látható fényé, és a sugár elektromágneses „lencsékkel” fókuszálható. Ezekből a lencsékből a harmincas évek elején a fénymikroszkóp mintájára sikerült olyan optikai rendszert összeállítani, amellyel a fénymikroszkópét messze meghaladó feloldást értek el. Míg a fénymikroszkóp feloldóképességének határa 0,2 μm, a modern elektronmikroszkópoké 0,1 és 0,2 nm között van, tehát több mint ezerszer jobb.

[szerkesztés] Az elektronmikroszkóp elve

Mind a fény-, mind pedig az elektronmikroszkópban a sugarat kondenzorlencsék fókuszálják a vizsgálandó tárgyra, amelyen áthaladó sugarakból több lencséből álló optikai rendszer készít erősen nagyított képet. A konstrukciós elv hasonlósága ellenére az elektronmikroszkóp, igazodva az elektronsugár tulajdonságaihoz, sok tekintetben különbözik a fénymikroszkóptól. Az első lényeges különbség, hogy mivel az elektronok terjedéséhez légüres térre van szükség, az elektronmikroszkóp belsejében nagy vákuumot kell létesíteni. A fényforrást V-alakban hajlított izzószál helyettesíti, amelyből felfűtve elektronok lépnek ki. Ezekből úgy keletkezik sugár, hogy az izzószál (katód) és egy tőle bizonyos távolságban elhelyezett anód között nagyfeszültséget (80-120 KV gyorsítófeszültség)létesítünk, amely az elektronokat felgyorsítja és az anód felé irányítja. Ennek nyílásán áthaladva az elektronsugár először a kondenzorlencséken fókuszálódik a preparátumra, ezen átjutva pedig az objektív és a projektív lencséken halad keresztül. Végül az erősen felnagyított kép fluoreszkáló ernyőre vetődik, ahol az az emberi szem számára is láthatóvá válik. A kép élesre állítását az elektromágneses lencséken átfolyó áram erősségének a változtatásával lehet elérni. Az össznagyítás a fénymikroszkóphoz hasonlóan itt is az egyedi lencsék nagyításainak a szorzata. A leggyakrabban használt nagyítási tartomány a néhány ezerszerestől a körülbelül 100 000-szeresig terjed. A kép az ernyő felemelésével egy alatta levő foto-filmre is ráfényképezhető.

[szerkesztés] Elektronszóródás

Amint az elektronsugár a vizsgálandó preparátumba behatol, a kettő között bonyolult kölcsönhatások lépnek fel. Ezek közül most csak az elektronok rugalmas és rugalmatlan szóródásáról lesz szó. Ha az elektron egy atomot eltalál, az egyik lehetőség az, hogy energiaveszteség nélkül, rugalmasan elpattanva megváltoztatja irányát (rugalmasan szórt elektron). Más elektron az atommal ütközve azonban lefékeződhet, energiát veszít, és bár irányát esetleg nem változtatja meg jelentősen, hullámhossza megváltozik (rugalmatlan elektronszóródás). A rugalmatlanul szórt elektronok megváltozott hullémhosszuk (és így különböző fókusztávolságuk) miatt zavarhatják a képalkotást (kromatikus hiba), ugyanakkor az ütközés miatt vesztett energia különféle sugárzások formájában szabadul fel, amelyek jellemzők az illető atomra és felhasználhatók a szöveten belül annak azonosítására (elektronmikroszkópos mikroanalízis).

[szerkesztés] A kép kialakulása

A preparátumon áthaladó elektronsugár egy része irányváltoztatás nélkül megy át, míg egyes struktúrákon az elektronok szóródnak. A képalkotásban elsősorban a rugalmasan szórt elektronokat használjuk fel, amelyeket egy szűk rekesz (objektív-diafragma) segítségével kirekesztünk a képalkotásból. Az elektronszóró struktúrák tehát hiányzanak a képalkotásból és így az elektronmikroszkópban árnyékot adnak. Kis atomszámú elemek az elektronokat kevésbé szórják, ezért a szerves molekulák többsége alig ad árnyékot, ezzel szemben a magasabb atomszámú elemek (ozmium, ólom, urán, volfrám, arany, ezüst stb.) igen erős árnyékot idéznek elő. Az elektronmikroszkópos preparátumot ilyen nehézfém sókkal kezeljük, amelyek a minta egyes helyein lerakódva azoknak kontrasztot adnak és így a biológiai mintát alkalmassá teszik az elektronmikroszkópos vizsgálatra.

[szerkesztés] Nomenklatúra

Az elektronmikroszkópban árnyékot adó, tehát az elektronmikroszkópos képen sötétnek látszó képleteket gyakran nevezik elektron-denz (electron dense) struktúráknak. Ez a hibás, félreérthető és magyartalan elnevezés abból adódik, hogy az illető struktúra az elektronok számára „sűrű”-nek fogható fel. A korrekt elnevezés a fentiek alapján: elektronszóró, vagy egyszerűen csak sötét.

[szerkesztés] Az elektronmikroszkópos kép kontrasztja

A kép akkor ad erős kontrasztot, ha a képalkotásból elegendő számú rugalmasan ütközött elektron rekesztődik ki. Ez nemcsak az atomok tömegétől függ, hanem a gyorsítófeszültségtől (magasabb feszültségnél nagyobb energiájú elektronok keletkeznek, melyek kevésbé szóródnak) és az objektív-rekesz nyílásának az átmérőjétől (kisebb nyílás több szórt elektront zár ki, ezzel nagyobb kontrasztot ad).

A klasszikus elektronmikroszkópban (a fénymikroszkóphoz hasonlóan) egy vékony preparátumon áthaladó elektronsugárból elektromágneses lencsékből álló leképező rendszerrel nyerünk képet. Ezt az úgynevezett transzmissziós elektronmikroszkópot megkülönböztetjük a pásztázó (scanning) elektronmikroszkóptól, amelyben a képalkotásra egészen más elvet haszálnak fel. ^{[1] [2]}

[szerkesztés] Lásd még

• Mikroszkóp
• Fénymikroszkóp
• Ultraibolya-mikroszkóp
• Ultramikroszkóp
• Fáziskontraszt-mikroszkóp
• Lumineszcencia-mikroszkóp
• Konfokális pásztázó mikroszkóp
• Polarizációs mikroszkóp
• Sztereomikroszkóp
• Binokuláris mikroszkóp
• Elektronmikroszkóp
• Pásztázó elektronmikroszkóp
• Atomerő mikroszkópia (AFM)
• Elektrosztatikus mikroszkóp
• Mágneses erőmikroszkóp
• Pásztázó alagútmikroszkóp
• Közeli mező optikai mikroszkópia (NSOM)
• Spektroszkópia
• akusztikus mikroszkóp

[szerkesztés] Referenciák