ميكروسكوب الكتروني

ال ميكروسكوب الكتروني يمثل متغيرًا مهمًا من المجهر الكلاسيكي ، وبمساعدة الإلكترونات يمكنه تصوير السطح أو الجزء الداخلي من الجسم.

ما هو المجهر الإلكتروني؟

في العصور السابقة كان يسمى أيضا المجهر الإلكتروني فوق المجهر. إنه بمثابة أداة علمية تسمح بتكبير الأشياء بصريًا عن طريق تطبيق الأشعة الإلكترونية ، مما يتيح إجراء تحقيق أكثر شمولاً.

باستخدام المجهر الإلكتروني ، يمكن تحقيق دقة أعلى بكثير من استخدام المجهر الضوئي. في أفضل الحالات ، يمكن أن تحقق المجاهر الضوئية تكبيرًا يصل إلى ألفي مرة. إذا كانت المسافة بين نقطتين أقل من نصف الطول الموجي للضوء ، فلن تتمكن العين البشرية من رؤيتهما بشكل منفصل.

من ناحية أخرى ، يحقق المجهر الإلكتروني تكبيرًا قدره 1: 1،000،000. يمكن إرجاع ذلك إلى حقيقة أن موجات المجهر الإلكتروني أقصر بكثير من موجات الضوء. من أجل القضاء على جزيئات الهواء المتداخلة ، تركز حزمة الإلكترون على الكائن في الفراغ عن طريق المجالات الكهربائية الضخمة.

تم إنشاء أول مجهر إلكتروني في عام 1931 من قبل المهندسين الكهربائيين الألمان إرنست روسكا (1906-1988) وماكس نول (1897-1969). في البداية ، ومع ذلك ، لم يتم استخدام أي كائنات شفافة إلكترونية كصور ، ولكن تم استخدام شبكات صغيرة مصنوعة من المعدن. قام إرنست روسكا أيضًا ببناء أول مجهر إلكتروني في عام 1938 ، والذي تم استخدامه لأغراض تجارية. في عام 1986 ، حصل روسكا على جائزة نوبل في الفيزياء عن مجهره الفائق.

على مر السنين ، تعرض المجهر الإلكتروني باستمرار لتصاميم جديدة وتحسينات تقنية ، بحيث أصبح المجهر الإلكتروني جزءًا لا غنى عنه من العلم اليوم.

الأشكال والأنواع والأنواع

أهم أنواع المجاهر الإلكترونية تشمل مجهر المسح الإلكتروني (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM). يقوم المجهر الإلكتروني الماسح بمسح شعاع إلكتروني رفيع على جسم ضخم. يمكن الكشف بشكل متزامن عن الإلكترونات أو الإشارات الأخرى التي تظهر من الجسم أو تنتشر في الخلف. يتم تحديد قيمة شدة نقطة الصورة التي يكتشفها شعاع الإلكترون بواسطة التيار المكتشف.

كقاعدة عامة ، يمكن عرض البيانات المحددة على شاشة متصلة. بهذه الطريقة ، يكون المستخدم قادرًا على متابعة هيكل الصورة في الوقت الفعلي. عند المسح باستخدام الحزم الإلكترونية ، يقتصر المجهر الإلكتروني على سطح الجسم. من أجل التصور ، تقوم الأداة بتوجيه الصور عبر شاشة الفلورسنت. بعد التقاط الصور ، يمكن تكبير الصور حتى 1: 200000.

عند استخدام مجهر إلكتروني للإرسال من صنع إرنست روسكا ، فإن الجسم المراد فحصه ، والذي يجب أن يكون رقيقًا بشكل مناسب ، يتم تشعيعه بواسطة الإلكترونات. يختلف السُمك المناسب للجسم بين بضعة نانومترات وعدة ميكرومتر ، وهو ما يعتمد على العدد الذري لذرات مادة الجسم ، والدقة المطلوبة ، ومستوى الجهد المتسارع. كلما انخفض جهد التسارع وكلما زاد الرقم الذري ، يجب أن يكون الجسم أرق. يتم إنشاء صورة المجهر الإلكتروني النافذ بواسطة الإلكترونات الممتصة.

أنواع فرعية أخرى من المجهر الإلكتروني هي المجهر الإلكتروني (KEM) ، والذي يستخدم لفحص الهياكل البروتينية المعقدة ، والمجهر الإلكتروني عالي الجهد ، والذي يحتوي على نطاق تسريع عالي جدًا. يتم استخدامه لتمثيل الأشياء الكبيرة.

الهيكل والوظيفة

يبدو أن بنية المجهر الإلكتروني تشترك في القليل مع المجهر الضوئي. لكن هناك أوجه تشابه. يقع مسدس الإلكترون في الأعلى. في أبسط الحالات ، يمكن أن يكون سلكًا من التنغستن. يتم تسخينه ويصدر إلكترونات. يتم تركيز شعاع الإلكترون بواسطة مغناطيس كهربائي له شكل حلقي. المغناطيسات الكهربائية تشبه العدسات الموجودة في المجهر الضوئي.

شعاع الإلكترون الدقيق قادر الآن على إخراج الإلكترونات من العينة بشكل مستقل. ثم يتم التقاط الإلكترونات مرة أخرى بواسطة كاشف ، يمكن من خلاله إنشاء صورة. إذا لم تتحرك الحزمة الإلكترونية ، فيمكن تصوير نقطة واحدة فقط. ومع ذلك ، إذا تم مسح منطقة ما ، يحدث تغيير. ينحرف شعاع الإلكترون عن طريق المغناطيسات الكهربائية ويتم توجيهه سطراً بسطر فوق الكائن المراد فحصه. يتيح هذا المسح صورة مكبرة وعالية الدقة للكائن.

إذا أراد الفاحص الاقتراب من الكائن ، فإنه يحتاج فقط إلى تقليل المنطقة التي يتم منها مسح شعاع الإلكترون. كلما صغرت منطقة المسح ، زاد حجم عرض الكائن.

قام أول مجهر إلكتروني يتم تصنيعه بتكبير الأشياء التي فحصها 400 مرة. في الوقت الحاضر ، يمكن للأدوات تكبير الجسم 500000 مرة.

الفوائد الطبية والصحية

يعتبر المجهر الإلكتروني من أهم اختراعات الطب والمجالات العلمية مثل علم الأحياء. يمكن تحقيق نتائج فحص رائعة باستخدام الأداة.

كان من المهم بشكل خاص بالنسبة للطب حقيقة أن الفيروسات يمكن الآن أيضًا فحصها بالمجهر الإلكتروني. الفيروسات أصغر بكثير من البكتيريا ، لذلك لا يمكن إظهارها بالتفصيل بالمجهر الضوئي.

لا يمكن استكشاف الجزء الداخلي للخلية بدقة باستخدام المجهر الضوئي أيضًا. ومع ذلك ، مع المجهر الإلكتروني تغير هذا. اليوم ، يمكن البحث عن أمراض خطيرة مثل الإيدز (HIV) أو داء الكلب بشكل أفضل باستخدام المجاهر الإلكترونية.

ومع ذلك ، فإن المجهر الإلكتروني له أيضًا بعض العيوب. على سبيل المثال ، يمكن أن تتأثر الأشياء التي يتم فحصها بحزمة الإلكترون لأنها تسخن أو تصطدم الإلكترونات السريعة بذرات كاملة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكاليف اقتناء وصيانة المجهر الإلكتروني مرتفعة للغاية. لهذا السبب ، يتم استخدام الأدوات بشكل أساسي من قبل معاهد البحث أو مقدمي الخدمات الخاصين.