المجهر الإلكتروني، المجهر الضوئي، مبادئ التصوير، أوجه التشابه والاختلاف
المجهر الإلكتروني هو أداة تستخدم شعاع الإلكترون والعدسة الإلكترونية بدلاً من شعاع الضوء والعدسة الضوئية وفقًا لمبدأ البصريات الإلكترونية، بحيث يتم تصوير البنية الدقيقة للمادة تحت تكبير عالٍ جدًا.
يتم التعبير عن دقة المجهر الإلكتروني من حيث المسافة الصغيرة بين نقطتين متجاورتين التي يمكنه تحليلها. في القرن 1970، كانت دقة المجهر الإلكتروني النافذ حوالي 0.3 نانومتر (دقة العين البشرية حوالي 0.1 ملم). في الوقت الحاضر، يبلغ التكبير الكبير للمجهر الإلكتروني أكثر من 3 ملايين مرة، في حين يبلغ التكبير الكبير للمجهر الضوئي حوالي 2,000 مرة، بحيث يتمكن المجهر الإلكتروني من مراقبة ذرات بعض المعادن الثقيلة وبلورات العناصر بشكل مباشر. النقاط الذرية في ترتيب المصفوفة الأنيقة.
على الرغم من أن دقة المجهر الإلكتروني كانت أفضل بكثير من المجهر الضوئي، إلا أن المجهر الإلكتروني يحتاج إلى العمل في ظروف الفراغ، لذلك يصعب مراقبة الكائنات الحية، كما أن تشعيع شعاع الإلكترون سيجعل العينات البيولوجية ضرر التشعيع. وهناك مشاكل أخرى، مثل سطوع مدفع الإلكترون وتحسين جودة عدسة الإلكترون، تحتاج أيضًا إلى مواصلة الدراسة.
تعد قوة التحليل مؤشرًا مهمًا للمجهر الإلكتروني، والذي يرتبط بزاوية السقوط المخروطية والطول الموجي لشعاع الإلكترون الذي يمر عبر العينة. يبلغ الطول الموجي للضوء المرئي حوالي {{0}} نانومتر، ويرتبط الطول الموجي لشعاع الإلكترون بالجهد المتسارع. عندما يكون جهد التسارع من 50 إلى 100 كيلو فولت، يكون الطول الموجي لشعاع الإلكترون حوالي 0.0053 إلى 0.0037 نانومتر. نظرًا لأن الطول الموجي لشعاع الإلكترون أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي، لذلك حتى لو كانت الزاوية المخروطية لشعاع الإلكترون تساوي 1 بالمائة فقط من المجهر الضوئي، فإن قوة التحليل للمجهر الإلكتروني لا تزال أعلى بكثير من قوة التحليل للمجهر الإلكتروني. مايكروسكوب بصري.
يتكون المجهر الإلكتروني من ثلاثة أجزاء: أنبوب المرآة ونظام الفراغ وخزانة مصدر الطاقة. يحتوي البرميل بشكل أساسي على مسدس الإلكترون، وعدسة الإلكترون، وحامل العينة، وشاشة الفلورسنت وآلية الكاميرا ومكونات أخرى، وعادة ما يتم تجميع هذه المكونات من الأعلى إلى الأسفل في عمود؛ يتكون نظام التفريغ من مضخة التفريغ الميكانيكية، ومضخة الانتشار وصمامات التفريغ، وما إلى ذلك، ومن خلال خط أنابيب الضخ المتصل ببرميل المرآة؛ تتكون خزانة مصدر الطاقة من مولد عالي الجهد ومثبت تيار الإثارة ومجموعة متنوعة من وحدات التحكم التنظيمية.
تعد العدسة الإلكترونية جزءًا مهمًا من أسطوانة المجهر الإلكتروني، فهي متناظرة مع محور أسطوانة المجال الكهربائي أو المغناطيسي الفضائي بحيث يتتبع الإلكترون إلى محور تكوين دور العدسة المحدبة الزجاجية لجعل دور تركيز شعاع الضوء مشابهاً لدور العدسة، لذلك تسمى عدسة الإلكترون. تستخدم معظم المجاهر الإلكترونية الحديثة العدسات الكهرومغناطيسية، التي تركز الإلكترونات عن طريق مجال مغناطيسي قوي يتولد عن تيار إثارة مستمر ثابت للغاية من خلال ملف مزود بحذاء عمود.
يمكن تقسيم المجاهر الإلكترونية إلى المجاهر الإلكترونية النافثة والمجاهر الإلكترونية الماسحة والمجاهر الإلكترونية الانعكاسية والمجاهر الإلكترونية الانبعاثية وفقًا لبنيتها واستخدامها. غالبًا ما يستخدم المجهر الإلكتروني النافذ لمراقبة أولئك الذين لا يستطيعون التمييز بين المجاهر العادية والبنية الدقيقة للمادة؛ يستخدم المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أساسي لمراقبة مورفولوجيا السطح الصلب، ولكن أيضًا مع مقياس حيود الأشعة السينية أو مطياف الإلكترون المدمج لتكوين المسبار الإلكتروني الدقيق، المستخدم لتحليل تركيبة المادة؛ يستخدم المجهر الإلكتروني الانبعاثي لدراسة سطح الانبعاث الذاتي للإلكترونات.
