Arbeitsprinzip eines Elektronenmikroskops (mit Diagramm)
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über das Arbeitsprinzip von Elektronenmikroskopen mit Diagramm!
Arbeitsprinzip:
Ein Elektronenmikroskop verwendet einen "Elektronenstrahl", um das Bild des Objekts zu erzeugen, und die Vergrößerung wird durch "elektromagnetische Felder" erhalten. Im Gegensatz zu Lichtmikroskopen oder optischen Mikroskopen, bei denen zur Erzeugung des Bildes "Lichtwellen" verwendet werden und die Vergrößerung durch ein System von "optischen Linsen" erhalten wird.
Es wurde bereits diskutiert, dass je kleiner die Wellenlänge des Lichts ist, desto größer ist sein Auflösungsvermögen. Die Wellenlänge von grünem Licht (= 0, 55 & mgr; m) ist 1 10.000 mal länger als die des Elektronenstrahls (= 0, 000005 & mgr; oder 0, 05 Å; 1 & mgr; m = 10.000 Å).
Aus diesem Grund kann ein Elektronenmikroskop trotz seiner kleineren numerischen Apertur Objekte so klein wie 0, 001 µm (= 10 Å) auflösen, im Vergleich zu 0, 2 µm unter einem Lichtmikroskop. Somit ist das Auflösungsvermögen eines Elektronenmikroskops 200-mal größer als das eines Lichtmikroskops. Im Vergleich zu X 2000 in einem Lichtmikroskop ergibt es eine nützliche Vergrößerung von bis zu 400.000. Somit ist die nützliche Vergrößerung in einem Elektronenmikroskop 200-mal größer als in einem Lichtmikroskop.
Es gibt drei Arten von Elektronenmikroskopen, wie unten beschrieben:
(1) Transmissionselektronenmikroskop (TEM):
Bei diesem Mikroskop wird ein Elektronenstrahl von einer Elektronenkanone durch einen ultradünnen Abschnitt des mikroskopischen Objekts übertragen, und das Bild wird durch die elektromagnetischen Felder vergrößert. Es wird verwendet, um feinere Details der inneren Strukturen von mikroskopischen Objekten wie Bakterien und anderen Zellen zu beobachten.
Die zu untersuchende Probe wird als extrem dünner trockener Film oder als ultradünner Schnitt auf einem kleinen Bildschirm vorbereitet und an einem Punkt zwischen dem Magnetkondensator und dem magnetischen Objektiv in das Mikroskop eingeführt (Abbildung 4.13).
Der Punkt ist vergleichbar mit dem Stadium eines Lichtmikroskops. Das vergrößerte Bild kann durch ein luftdichtes Fenster auf einem fluoreszierenden Bildschirm betrachtet werden oder mit einer eingebauten Kamera auf einer fotografischen Platte aufgezeichnet werden. Moderne Varianten haben die Möglichkeit, das Foto mit einer Digitalkamera aufzunehmen.
(2) Rasterelektronenmikroskop (SEM):
In einem Rasterelektronenmikroskop wird die Probe einem schmalen Elektronenstrahl von einer Elektronenkanone ausgesetzt, die sich schnell über die Oberfläche der Probe bewegt oder abtastet (Abbildung 4.13). Dadurch wird ein Schauer von Sekundärelektronen und anderen Strahlungsarten von der Probenoberfläche freigesetzt.
Die Intensität dieser Sekundärelektronen hängt von der Form und der chemischen Zusammensetzung des bestrahlten Objekts ab. Diese Elektronen werden von einem Detektor gesammelt, der elektronische Signale erzeugt. Diese Signale werden in der Art eines Fernsehsystems abgetastet, um ein Bild auf einer Kathodenstrahlröhre (CRT) zu erzeugen.
Das Bild wird aufgenommen, indem es vom CRT aufgenommen wird. Moderne Varianten haben die Möglichkeit, das Foto mit einer Digitalkamera aufzunehmen. Dieses Mikroskop dient zur Beobachtung der Oberflächenstruktur von mikroskopischen Objekten.
(3) Raster- und Transmissionselektronenmikroskop (STEM):
Es hat sowohl Transmissions- als auch Rasterelektronenmikroskopfunktionen.
Einschränkungen von Elektronenmikroskopen:
Die Einschränkungen von Elektronenmikroskopen sind wie folgt:
(a) Lebende Exemplare können nicht beobachtet werden.
(b) Da die Durchdringungskraft des Elektronenstrahls sehr gering ist, sollte das Objekt ultradünn sein. Dazu wird die Probe getrocknet und vor der Beobachtung in ultradünne Schnitte geschnitten.
