Физика

за сваког по нешто

Електронски микроскоп

Преузми Word документ

Mоћ разлагања тј. минимално растојање између две блиске тачке које се још могу јасно распознати као две одвојене целине пре него што настане њихово сливање у једну тачку за људско око је свега 0.2 mm.

За посматрање веома ситних предмета користе сe микроскопи. Најједноставинији оптички микроскопи се састоје од два сабирна сочива. Сабирна сочива су постављена на крајевима цеви при чему дужина цеви може да се мења помоћу посебног механизма. Сабирно сочиво које је окренуто према предмету посматрања назива се објектив, а сочиво које које се налази уз око назива се окулар.

Увећање класичних оптичких микроскопа ограничено њиховом моћи разлагања.  Моћ разлагања је сразмерна таласној дужини употребљене светлости. Зато микроскопи који користе ултраљубичасто зрачење имају већа увећања од оптичких.

Увећање класичних микроскопа, који користе видљиву светлост је око 1000. Ово увећање не може да се повећа побољшањем квалитета сочива и зависи само од таласне дужине коришћене светлости. Даље повећање лика доводи до губитка његове оштрине (јасноће).

Захваљујући таласним својствима електрона, конструисан је електронски микроскоп који поседује многоструке предности на оптичким.

Електронски микроскопи уместо видљиве светлости и оптичких сочива користи сноп електрона, који усмерава фокусирајући електромагнетско поље.

Као што се у геометријској оптици образовање лика проучавало коришћењем светлосних зракова, тако се и у електронској оптици формирање лика може проучавати коришћењем електронских зракова, који представљају путању снопа електрона.

Слично светлосним зрацима, електронски сноп може да буде одбијен (рефлектован), преламан и фокусиран.

Ако електронски сноп наилази на негативно наелектрисану плочу и ако је електростатичко поље у околини плоче довољно јако наступиће одбијање (рефлексија) електрона.

Под дејством електричног и магнетног поља електрони скрећу са првобитне путање, што се може посматрати као преламање електрона.

Ако дивергентан сноп наиђе на погодно формирано електрично или магнетно поље сноп ће се фокусирати, као што оптичка сочива фокусирају дивергентан сноп светлости.

 

Оваква електрична и магнетна поља називају се електронска сочива (електрична и магнетна сочива).

Електронска сочива представљају основне елементе електронског микроскопа. Код освих сочива је веома изражена сферна аберација, тако да сноп мора да се одржава близу осе система.

   

Електрони из ужарене катоде убрзавају се електричним пољем и фокусирају тако да образују сноп веома брзих електрона. Овакав сноп обасјава предмет. Електрони се после проласка кроз предмет фокусирају системом електронских сочива. Лик се формира на флуоресцентном заклону.

Први електронски микроскопи направљени су 1932. године у Немачкој, а широку примену  доживели су  током педесетих година двадесетог века.

Електронски микроскоп има и до 1000 пута већу моћ раздвајања од оптичког микроскопа. За последицу је и увећање такође веће: и до 1 000 000 пута електронског микроскопа, у поређењу с 1000 до 1500 пута код светлосног микроскопа. На тај је начин, посматрајући је електронским уместо оптичким микроскопом, могуће запазити много више детаља у грађи узорка. Електронски микроскопи имају широку примену у металургији за испитивање материјала, пре свега структурних дефеката и хомогености површине материјала, као и танких металних слојева.

У пракси се достиже моћ раздвајања ред 0,5 до 1 nm.

Постоје две врсте електронских микроскопа:

  • Трансмисиони електронски микроскоп оптички лик образује помоћу електрона који прођу кроз препарат.
  • Рефлексиони електронски микроскоп се примењује за испитивање површине непрозрачних објеката. На испитивани објект се под извесним углом усмерава моноенергетски сноп електрона. Лик, односно приказ површине испитиваног објекта образује се на рачун „рефлектованих“, или тачније речено, расејаних електрона који се одбијају од спољашње површине препарата.

Касније су конструисани скенирајући микроскопи (СЕМ) и скенирајући тунелски микроскопи (СТМ). Код скенирајућих микроскопа сноп “шета“ по објекту као и сноп код телевизора. На тај начин се добија веома добра тродимензионална слика.

 


Додатак:

 

 

 

 Дифракција електрона Хајзенбергова релација неодређености