- Электронный микроскоп
-
Электро́нный микроско́п (ЭМ) — прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока пучка электронов с энергиями 200 В ÷ 400 кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ).
Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля.
Содержание
История создания электронного микроскопа
В 1931 году Р. Руденберг получил патент на просвечивающий электронный микроскоп, а в 1932 году М. Кнолль и Э. Руска построили первый прототип современного прибора. Эта работа Э. Руски в 1986 году была отмечена Нобелевской премией по физике, которую присудили ему и изобретателям сканирующего зондового микроскопа Герду Карлу Биннигу и Генриху Рореру. Использование просвечивающего электронного микроскопа для научных исследований было начато в конце 1930-х годов и тогда же появился первый коммерческий прибор, построенный фирмой Siemens.
В конце 1930-х — начале 1940-х годов появились первые растровые электронные микроскопы, формирующие изображение объекта при последовательном перемещении электронного зонда малого сечения по объекту. Массовое применение этих приборов в научных исследованиях началось в 1960-х годах, когда они достигли значительного технического совершенства.
Значительным скачком (в 70-х гг) в развитии было использование вместо термоэмиссионных катодов - катодов Шоттки и катодов с холодной автоэмиссией, однако их применение требует значительно большего вакуума.
В конце 90х - начале 2000х компьютеризация и использование CCD-детекторов значительным образом увеличили стабильность и (относительно) простоту использования.
В последнее десятилетие в современных передовых просвечивающих электронных микроскопах используются корректоры сферических и хроматических аберраций (что вносят основное искажение в получаемое изображение), однако их применение порой значительно усложняет использование прибора.
Виды электронных микроскопов
Просвечивающая электронная микроскопия
Шаблон:Заготовка роздела
Первоначальная вид электронного микроскопа. В просвечивающем электронном микроскопе используется высокоэнергетический электронный пучок для формирования изображения. Электронный пучок создается посредством катода (вольфрамового, LaB6, Шоттки или холодной полевой эмиссии). Полученный электронный пучок ускоряется обычно до +200 кэВ (используются различные напряжения от 20кэВ до 1мэВ), фокусируется системой электростатических линз, проходит через образец так, что часть его проходит рассеиваясь на образце, а часть — нет. Таким образом, прошедший через образец электронный пучок несет информацию о структуре образца. Далее пучок проходит через систему увеличивающих линз и формирует изображение на люминесцентном экране (как правило, из сульфида цинка), фото-пластинке или CCD-камере.
Разрешение ПЭМ лимитируется в основном сферической аберрацией. Некоторые современные ПЭМ имеют корректоры сферической аберрации.
Основными недостатками ПЭМ являются необходимость в очень тонком образце (порядка 100нм) и неустойчивость(разложение) образцов под пучком.ааааа
Просвечивающая растровая(сканирующая) электронная микроскопия (ПРЭМ)
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.Один из типов просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), однако есть приборы работающие исключительно в режиме ПРЭМ. Пучок электронов пропускается через относительно тонкий образец, но, в отличие от обычной просвечивающей электронной микроскопии, электронный пучок фокусируется в точку, которая перемещается по образцу по растру.
Растровая (сканирующая) электронная микроскопия
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.В основе лежит телевизионный принцип развертки тонкого пучка электронов по поверхности образца.
Низковольтная электронная микроскопия
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.Сферы применения электронных микроскопов
Полупроводники и хранение данных
- Редактирование схем
- Метрология 3D
- Анализ дефектов
- Анализ неисправностей
Биология и биологические науки
- Криобиология
- Локализация белков
- Электронная томография
- Клеточная томография
- Крио-электронная микроскопия
- Токсикология
- Биологическое производство и мониторинг загрузки вирусов
- Анализ частиц
- Фармацевтический контроль качества
- 3D изображения тканей
- Вирусология
- Стеклование
Научные исследования
- Квалификация материалов
- Подготовка материалов и образцов
- Создание нанопрототипов
- Нанометрология
- Тестирование и снятие характеристик устройств
- Исследования микроструктуры металлов
Промышленность
- Создание изображений высокого разрешения
- Снятие микрохарактеристик 2D и 3D
- Макрообразцы для нанометрической метрологии
- Обнаружение и снятие параметров частиц
- Конструирование прямого пучка
- Эксперименты с динамическими материалами
- Подготовка образцов
- Судебная экспертиза
- Добыча и анализ полезных ископаемых
- Химия/Нефтехимия
Основные мировые производители электронных микроскопов
- Carl Zeiss NTS GmbH — Германия
- Delong Group
- FEI Company — США (слилась с Philips Electron Optics)
- FOCUS GmbH — Германия
- Hitachi — Япония
- JEOL — Япония (Japan Electron Optics Laboratory)
- KYKY — Китай
- Nion Company — США
- Tescan — Чехия
- ОАО «SELMI» — Украина
См. также
Примечания
Ссылки
- 15 лучших изображений 2011 года, сделанных электронными микроскопами Изображения на рекомендованном сайте являются произвольно раскрашенными, и имеют скорее художественную, чем научную ценность (электронные микроскопы выдают черно-белые а не цветные изображения).
Нанотехнология Смежные науки Персоналии Термины Наночастица • Органические наночастицы
Технологии Наноассемблер • Нанопокрытия • Наноробот • Нанокомпьютер • Наномотор • Сканирующий зондовый микроскоп • Особенность-ориентированное сканирование • Принц-технология
Прочее Категории:- Оптика
- Микроскопы
- Электронная оптика
Wikimedia Foundation. 2010.