กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ประเภทของกล้องจุลทรรศน์: คำอธิบาย ลักษณะสำคัญ วัตถุประสงค์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างไร กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็ปรากฏขึ้น

เรากำลังเริ่มเผยแพร่บล็อกของผู้ประกอบการผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีสารสนเทศและนักออกแบบมือสมัครเล่นพาร์ทไทม์ Alexey Bragin ซึ่งพูดถึงประสบการณ์ที่ไม่ธรรมดา - เป็นเวลาหนึ่งปีแล้วที่ผู้เขียนบล็อกยุ่งอยู่กับการฟื้นฟูอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน - กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด - ในทางปฏิบัติที่บ้าน อ่านเกี่ยวกับความท้าทายด้านวิศวกรรม เทคนิค และวิทยาศาสตร์ที่ Alexey ต้องเผชิญ และวิธีที่เขาจัดการกับสิ่งเหล่านั้น

วันหนึ่งเพื่อนโทรมาหาฉันแล้วบอกว่าฉันเจอสิ่งที่น่าสนใจฉันต้องเอามาให้คุณ แต่มันหนักครึ่งตัน นี่คือลักษณะที่คอลัมน์จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด JEOL JSM-50A ปรากฏในโรงรถของฉัน มันถูกตัดออกไปนานแล้วจากสถาบันวิจัยบางแห่งและนำไปเป็นเศษโลหะ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สูญหายไป แต่คอลัมน์ออปติคัลอิเล็กตรอนและชิ้นส่วนสุญญากาศก็ยังคงอยู่ได้

เนื่องจากส่วนหลักของอุปกรณ์ได้รับการเก็บรักษาไว้ คำถามจึงเกิดขึ้น: เป็นไปได้ไหมที่จะรักษากล้องจุลทรรศน์ทั้งหมด นั่นคือ คืนค่าและนำมันกลับคืนสู่สภาพการทำงาน? และในโรงรถด้วยมือของคุณเองโดยใช้ความรู้ทางวิศวกรรมขั้นพื้นฐานและเครื่องมือที่มีอยู่เท่านั้น? จริงอยู่ ฉันไม่เคยจัดการกับอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์เช่นนี้มาก่อน ไม่ต้องพูดถึงวิธีใช้ และไม่รู้ว่ามันทำงานอย่างไร แต่สิ่งที่น่าสนใจไม่เพียงแค่นำฮาร์ดแวร์เก่ามาใช้งานเท่านั้น แต่ยังเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะคิดทุกอย่างด้วยตัวเองและตรวจสอบว่าเป็นไปได้หรือไม่โดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์เพื่อเชี่ยวชาญด้านใหม่ทั้งหมด ฉันจึงเริ่มฟื้นฟูกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในโรงรถ

ในบล็อกนี้ ฉันจะเล่าให้คุณฟังเกี่ยวกับสิ่งที่ฉันได้ทำไปแล้วและสิ่งที่เหลืออยู่ที่ต้องทำ ในระหว่างนี้ ฉันจะแนะนำคุณเกี่ยวกับหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและส่วนประกอบหลัก และยังบอกคุณเกี่ยวกับอุปสรรคทางเทคนิคมากมายที่ต้องเอาชนะไปพร้อมกัน มาเริ่มกันเลย

ในการคืนสภาพกล้องจุลทรรศน์ที่ฉันมีอยู่ให้อยู่ในสถานะ "เราวาดด้วยลำอิเล็กตรอนบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์" เป็นอย่างน้อย จำเป็นต้องมีสิ่งต่อไปนี้:

เข้าใจพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ทำความเข้าใจว่าสุญญากาศคืออะไรและเป็นอย่างไร

วิธีการวัดสุญญากาศและวิธีการได้มา

ปั๊มสุญญากาศสูงทำงานอย่างไร

มีความเข้าใจเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับเคมีประยุกต์ (ตัวทำละลายชนิดใดที่จะใช้ในการทำความสะอาดห้องสุญญากาศ น้ำมันชนิดใดที่ใช้หล่อลื่นชิ้นส่วนสุญญากาศ)

งานโลหะขั้นสูง (การกลึงและการกัด) สำหรับการผลิตตัวต่อและเครื่องมือทุกชนิด

ทำความเข้าใจกับไมโครคอนโทรลเลอร์และวงจรการเชื่อมต่อ

มาเริ่มกันตามลำดับ วันนี้ผมจะพูดถึงหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พวกเขามาในสองประเภท:

โปร่งแสง - TEM หรือ TEM

การสแกน - SEM หรือ SEM (จาก "แรสเตอร์")

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

TEM นั้นคล้ายคลึงกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไปมาก เพียงตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการศึกษาเท่านั้นที่ได้รับการฉายรังสีไม่ใช่ด้วยแสง (โฟตอน) แต่ด้วยอิเล็กตรอน ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนสั้นกว่าลำแสงโฟตอนมาก จึงสามารถได้ความละเอียดที่มากขึ้นอย่างมาก

ลำแสงอิเล็กตรอนถูกโฟกัสและควบคุมโดยใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าหรือไฟฟ้าสถิต พวกมันยังมีความบิดเบี้ยว (ความคลาดเคลื่อนสี) เช่นเดียวกับเลนส์สายตา แม้ว่าธรรมชาติของปฏิกิริยาทางกายภาพจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง นอกจากนี้ ยังเพิ่มความบิดเบี้ยวใหม่ๆ (เกิดจากการบิดตัวของอิเล็กตรอนในเลนส์ตามแนวแกนของลำอิเล็กตรอน ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นกับโฟตอนในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง)

TEM มีข้อเสีย คือ ตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะต้องบางมาก บางกว่า 1 ไมครอน ซึ่งไม่สะดวกเสมอไป โดยเฉพาะเมื่อทำงานที่บ้าน ตัวอย่างเช่น หากต้องการมองเห็นผมผ่านแสง คุณต้องตัดผมตามยาวเป็นอย่างน้อย 50 ชั้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังการเจาะทะลุของลำแสงอิเล็กตรอนนั้นแย่กว่าลำแสงโฟตอนมาก นอกจากนี้ FEM ซึ่งมีข้อยกเว้นที่หาได้ยากนั้นค่อนข้างยุ่งยาก อุปกรณ์นี้ดังที่แสดงด้านล่างนี้ดูเหมือนจะไม่ใหญ่ขนาดนั้น (ถึงแม้จะสูงกว่าความสูงของมนุษย์และมีโครงเหล็กหล่อที่แข็งแรงก็ตาม) แต่ยังมาพร้อมแหล่งจ่ายไฟขนาดเท่าตู้ขนาดใหญ่ รวมๆ แล้วเกือบ จำเป็นต้องมีทั้งห้อง

แต่ TEM มีความละเอียดสูงสุด ด้วยความช่วยเหลือ (ถ้าคุณพยายามอย่างหนัก) คุณสามารถมองเห็นอะตอมของสสารแต่ละอะตอมได้

มหาวิทยาลัยคาลการี

การแก้ไขนี้สามารถเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการระบุสาเหตุของโรคไวรัส การวิเคราะห์ไวรัสทั้งหมดในศตวรรษที่ 20 สร้างขึ้นบนพื้นฐานของ TEM และมีเพียงการคิดค้นวิธีที่ถูกกว่าในการวินิจฉัยไวรัสยอดนิยมเท่านั้น (เช่น ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสหรือ PCR) เท่านั้นที่ทำให้การใช้ TEM เป็นประจำเพื่อจุดประสงค์นี้สิ้นสุดลง

ตัวอย่างเช่น นี่คือลักษณะของไข้หวัดใหญ่ H1N1 “ในแสงสว่าง”:

มหาวิทยาลัยคาลการี

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน

SEM ใช้เป็นหลักในการตรวจสอบพื้นผิวของตัวอย่างที่มีความละเอียดสูงมาก (กำลังขยายล้านเท่า เทียบกับ 2,000 เท่าสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง) และนี่มีประโยชน์มากกว่าในครัวเรือน :)

ตัวอย่างเช่น ลักษณะขนแปรงแต่ละเส้นบนแปรงสีฟันใหม่มีลักษณะดังนี้:

สิ่งเดียวกันนี้ควรเกิดขึ้นในคอลัมน์ออปติคัลอิเล็กตรอนของกล้องจุลทรรศน์ เฉพาะตัวอย่างเท่านั้นที่ได้รับการฉายรังสี ไม่ใช่ฟอสเฟอร์ของหน้าจอ และภาพจะถูกสร้างขึ้นตามข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่บันทึกอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนที่สะท้อนอย่างยืดหยุ่น ฯลฯ นี่คือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประเภทหนึ่งที่จะกล่าวถึงในบล็อกนี้

ทั้งหลอดภาพโทรทัศน์และคอลัมน์ออปติคัลอิเล็กตรอนของกล้องจุลทรรศน์ทำงานภายใต้สุญญากาศเท่านั้น แต่ผมจะพูดถึงเรื่องนี้แบบละเอียดในฉบับหน้าครับ

(ยังมีต่อ)

คำว่า "กล้องจุลทรรศน์" มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก ประกอบด้วยคำสองคำซึ่งเมื่อแปลแล้วหมายถึง "เล็ก" และ "ฉันมอง" บทบาทหลักของกล้องจุลทรรศน์คือการใช้ในการตรวจสอบวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก ในเวลาเดียวกัน อุปกรณ์นี้ช่วยให้คุณสามารถกำหนดขนาดและรูปร่าง โครงสร้าง และลักษณะอื่น ๆ ของร่างกายที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

ประวัติความเป็นมาของการทรงสร้าง

ไม่มีข้อมูลที่แน่นอนในประวัติศาสตร์ว่าใครเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ ตามแหล่งข้อมูลบางแห่ง ได้รับการออกแบบในปี 1590 โดยพ่อและลูกชาย Janssens ซึ่งเป็นผู้ผลิตแว่นตา ผู้แข่งขันอีกคนสำหรับตำแหน่งนักประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์คือกาลิเลโอกาลิเลอี ในปี 1609 นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้นำเสนอเครื่องมือที่มีเลนส์เว้าและเลนส์นูนแก่สาธารณชนที่ Accademia dei Lincei

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ระบบสำหรับการดูวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้พัฒนาและปรับปรุง ก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์คือการประดิษฐ์อุปกรณ์สองเลนส์แบบปรับได้ไม่มีสีที่เรียบง่าย ระบบนี้ถูกนำมาใช้โดยชาวดัตช์ Christian Huygens ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1600 เลนส์ใกล้ตาของนักประดิษฐ์รายนี้ยังคงมีการผลิตอยู่ในปัจจุบัน ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือความกว้างของขอบเขตการมองเห็นไม่เพียงพอ นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบเครื่องมือสมัยใหม่ เลนส์ใกล้ตาของ Huygens มีตำแหน่งที่ไม่สะดวกต่อการมองเห็น

มีส่วนสนับสนุนเป็นพิเศษในประวัติศาสตร์ของกล้องจุลทรรศน์โดยผู้ผลิตอุปกรณ์ดังกล่าว Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) เขาเป็นคนที่ดึงดูดความสนใจของนักชีววิทยามายังอุปกรณ์นี้ Leeuwenhoek ผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กที่มีเลนส์เพียงตัวเดียวแต่แข็งแกร่งมาก อุปกรณ์ดังกล่าวไม่สะดวกในการใช้งาน แต่ก็ไม่ได้เพิ่มข้อบกพร่องของภาพในกล้องจุลทรรศน์แบบผสมเป็นสองเท่า นักประดิษฐ์สามารถแก้ไขข้อบกพร่องนี้ได้เพียง 150 ปีต่อมา นอกจากการพัฒนาด้านออพติคแล้ว คุณภาพของภาพในอุปกรณ์คอมโพสิตยังได้รับการปรับปรุงอีกด้วย

การปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ ดังนั้นในปี 2549 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันที่ทำงานในสถาบันเคมีชีวฟิสิกส์ มาเรียโน บอสซี และสเตฟาน เฮลล์ ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบใหม่ เนื่องจากความสามารถในการสังเกตวัตถุที่มีขนาด 10 นาโนเมตรและภาพ 3 มิติคุณภาพสูงแบบสามมิติ อุปกรณ์จึงถูกเรียกว่านาโนสโคป

การจำแนกประเภทของกล้องจุลทรรศน์

ปัจจุบันมีเครื่องมือหลากหลายประเภทที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบวัตถุขนาดเล็ก การจัดกลุ่มจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่างๆ นี่อาจเป็นวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์หรือวิธีการส่องสว่างที่ใช้ โครงสร้างที่ใช้สำหรับการออกแบบด้านการมองเห็น เป็นต้น

แต่ตามกฎแล้ว กล้องจุลทรรศน์ประเภทหลักๆ จะถูกจำแนกตามความละเอียดของอนุภาคขนาดเล็กที่สามารถมองเห็นได้โดยใช้ระบบนี้ ตามแผนกนี้กล้องจุลทรรศน์คือ:
- ออปติคอล (แสง);
- อิเล็กทรอนิกส์
- เอ็กซ์เรย์;
- โพรบสแกน

กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือชนิดแสง มีให้เลือกมากมายในร้านแว่นตา ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าวงานหลักในการศึกษาวัตถุเฉพาะจะได้รับการแก้ไข กล้องจุลทรรศน์ประเภทอื่นๆ ทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทเฉพาะ มักใช้ในห้องปฏิบัติการ

อุปกรณ์แต่ละประเภทข้างต้นมีประเภทย่อยของตัวเองซึ่งใช้ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง นอกจากนี้ ในปัจจุบัน คุณสามารถซื้อกล้องจุลทรรศน์สำหรับโรงเรียน (หรือเพื่อการศึกษา) ซึ่งเป็นระบบระดับเริ่มต้นได้ มีการเสนออุปกรณ์ระดับมืออาชีพให้กับผู้บริโภคด้วย

แอปพลิเคชัน

กล้องจุลทรรศน์มีไว้เพื่ออะไร? ดวงตาของมนุษย์ซึ่งเป็นระบบการมองเห็นทางชีวภาพแบบพิเศษนั้นมีความละเอียดในระดับหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีระยะห่างน้อยที่สุดระหว่างวัตถุที่สังเกตได้เมื่อยังสามารถแยกแยะได้ สำหรับตาปกติ ความละเอียดนี้อยู่ภายใน 0.176 มม. แต่ขนาดของเซลล์สัตว์และพืช จุลินทรีย์ ผลึก โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสม โลหะ ฯลฯ ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่าค่านี้มาก จะศึกษาและสังเกตวัตถุดังกล่าวได้อย่างไร? นี่คือจุดที่กล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ มาช่วยเหลือผู้คน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ออพติคอลทำให้สามารถแยกแยะโครงสร้างที่มีระยะห่างระหว่างองค์ประกอบอย่างน้อย 0.20 ไมครอน

กล้องจุลทรรศน์ทำงานอย่างไร?

อุปกรณ์ที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์นั้นมีองค์ประกอบหลักสองประการ คือเลนส์และช่องมองภาพ ชิ้นส่วนของกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ได้รับการแก้ไขในท่อแบบเคลื่อนย้ายได้ซึ่งอยู่บนฐานโลหะ นอกจากนี้ยังมีตารางวัตถุอยู่ด้วย

กล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่มักติดตั้งระบบไฟส่องสว่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งนี่คือคอนเดนเซอร์ที่มีไดอะแฟรมไอริส ชุดอุปกรณ์ขยายที่จำเป็นประกอบด้วยไมโครและมาโครสกรูซึ่งใช้ในการปรับความคมชัด การออกแบบกล้องจุลทรรศน์ยังรวมถึงระบบควบคุมตำแหน่งของคอนเดนเซอร์ด้วย

ในกล้องจุลทรรศน์เฉพาะทางและซับซ้อนกว่า มักใช้ระบบและอุปกรณ์เพิ่มเติมอื่นๆ

เลนส์

ฉันอยากจะเริ่มอธิบายกล้องจุลทรรศน์ด้วยเรื่องราวเกี่ยวกับส่วนหลักอย่างหนึ่งของมัน นั่นก็คือเลนส์ เป็นระบบออพติคอลที่ซับซ้อนซึ่งจะเพิ่มขนาดของวัตถุที่ต้องการในระนาบภาพ การออกแบบเลนส์รวมถึงระบบทั้งหมดไม่เพียงแต่เลนส์เดี่ยว แต่ยังมีเลนส์สองหรือสามตัวที่ติดกาวเข้าด้วยกัน

ความซับซ้อนของการออกแบบเชิงแสงและกลไกนั้นขึ้นอยู่กับช่วงของงานที่ต้องแก้ไขโดยอุปกรณ์อย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ที่ซับซ้อนที่สุดมีเลนส์มากถึงสิบสี่เลนส์

เลนส์ประกอบด้วยส่วนหน้าและระบบที่ตามมา อะไรคือพื้นฐานในการสร้างภาพลักษณ์ที่มีคุณภาพที่ต้องการรวมถึงการกำหนดสภาพการทำงาน? นี่คือเลนส์ด้านหน้าหรือระบบของพวกเขา ชิ้นส่วนต่อมาของเลนส์จำเป็นต่อการขยาย ความยาวโฟกัส และคุณภาพของภาพที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถทำได้เมื่อใช้ร่วมกับเลนส์ด้านหน้าเท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าการออกแบบชิ้นส่วนต่อมาส่งผลต่อความยาวของท่อและความสูงของเลนส์ของอุปกรณ์

เลนส์ใกล้ตา

ชิ้นส่วนเหล่านี้ของกล้องจุลทรรศน์เป็นระบบแสงที่ออกแบบมาเพื่อสร้างภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่จำเป็นบนพื้นผิวของเรตินาของดวงตาของผู้สังเกต เลนส์ใกล้ตาประกอบด้วยเลนส์สองกลุ่ม อันที่ใกล้กับดวงตาของนักวิจัยมากที่สุดเรียกว่า "ตา" และอันที่ไกลที่สุดคือสนาม (ด้วยความช่วยเหลือ เลนส์จะสร้างภาพของวัตถุที่กำลังศึกษา)

ระบบไฟส่องสว่าง

กล้องจุลทรรศน์มีการออกแบบไดอะแฟรม กระจก และเลนส์ที่ซับซ้อน ด้วยความช่วยเหลือนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการส่องสว่างของวัตถุที่กำลังศึกษาจะสม่ำเสมอ ในกล้องจุลทรรศน์ยุคแรกๆ ฟังก์ชั่นนี้ถูกนำมาใช้ เมื่ออุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นได้รับการปรับปรุง พวกเขาก็เริ่มใช้กระจกแบนตัวแรกแล้วตามด้วยกระจกเว้า

ด้วยความช่วยเหลือของรายละเอียดที่เรียบง่าย รังสีจากดวงอาทิตย์หรือตะเกียงจึงมุ่งตรงไปยังวัตถุที่ทำการศึกษา ในกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่มีความล้ำหน้ากว่า ประกอบด้วยคอนเดนเซอร์และคอลเลคเตอร์

ตารางเรื่อง

การเตรียมด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ต้องมีการตรวจสอบจะถูกวางบนพื้นผิวเรียบ นี่คือตารางวัตถุ กล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ อาจมีพื้นผิวนี้ ซึ่งออกแบบในลักษณะที่จะหมุนวัตถุที่ทำการศึกษาไปทางผู้สังเกตการณ์ในแนวนอน แนวตั้ง หรือในมุมที่กำหนด

หลักการทำงาน

ในอุปกรณ์เชิงแสงเครื่องแรก ระบบเลนส์ให้ภาพวัตถุขนาดเล็กผกผัน ทำให้สามารถแยกแยะโครงสร้างของสารและรายละเอียดที่เล็กที่สุดที่กำลังศึกษาได้ หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในปัจจุบันคล้ายกับงานที่ใช้กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง ในอุปกรณ์นี้ แสงจะหักเหเมื่อผ่านส่วนกระจก

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสมัยใหม่จะขยายได้อย่างไร? หลังจากที่ลำแสงเข้าสู่อุปกรณ์แล้ว รังสีเหล่านั้นจะถูกแปลงเป็นกระแสคู่ขนาน เมื่อนั้นการหักเหของแสงจะเกิดขึ้นในช่องมองภาพเนื่องจากภาพของวัตถุที่มีกล้องจุลทรรศน์ถูกขยาย จากนั้นข้อมูลนี้จะมาถึงในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับผู้สังเกตการณ์ในตัวเขา

ชนิดย่อยของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

คนสมัยใหม่จำแนก:

1. ตามชั้นเรียนที่ซับซ้อนสำหรับกล้องจุลทรรศน์การวิจัยการทำงานและโรงเรียน
2. ตามขอบเขตการใช้งาน: ศัลยกรรม ชีววิทยา และทางเทคนิค
3. ตามประเภทของกล้องจุลทรรศน์: อุปกรณ์สะท้อนแสงและส่องผ่าน, หน้าสัมผัสเฟส, สารเรืองแสงและโพลาไรซ์
4. ในทิศทางของฟลักซ์แสงให้เป็นแบบกลับด้านและแบบตรง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

เมื่อเวลาผ่านไป อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ กล้องจุลทรรศน์ประเภทดังกล่าวปรากฏขึ้นโดยใช้หลักการทำงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงโดยไม่ขึ้นอยู่กับการหักเหของแสง ในกระบวนการใช้อุปกรณ์ชนิดใหม่ล่าสุด อิเล็กตรอนเข้ามาเกี่ยวข้อง ระบบดังกล่าวทำให้สามารถมองเห็นแต่ละส่วนของสสารที่มีขนาดเล็กมากจนรังสีแสงไหลไปรอบๆ สสารเหล่านั้นได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนใช้ทำอะไร? ใช้เพื่อศึกษาโครงสร้างของเซลล์ในระดับโมเลกุลและระดับเซลล์ย่อย อุปกรณ์ที่คล้ายกันนี้ยังใช้ในการศึกษาไวรัสอีกด้วย

อุปกรณ์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

อะไรเป็นพื้นฐานของการทำงานของเครื่องมือล่าสุดสำหรับการดูวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์? กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างไร มีความคล้ายคลึงกันระหว่างพวกเขาหรือไม่?

หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ความสมมาตรในการหมุนของพวกมันอาจส่งผลต่อการโฟกัสไปที่ลำอิเล็กตรอน จากข้อมูลนี้ เราสามารถตอบคำถามที่ว่า “กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างไร” มันต่างจากอุปกรณ์ออพติคอลตรงที่ไม่มีเลนส์ บทบาทของพวกเขาเล่นโดยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่คำนวณได้อย่างเหมาะสม พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการหมุนของขดลวดที่กระแสไหลผ่าน ในกรณีนี้ ฟิลด์ดังกล่าวจะทำหน้าที่คล้ายกัน เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นหรือลดลง ความยาวโฟกัสของอุปกรณ์จะเปลี่ยนไป

สำหรับแผนภาพวงจร สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะคล้ายกับแผนภาพของอุปกรณ์แสง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือองค์ประกอบทางแสงจะถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบทางไฟฟ้าที่คล้ายกัน

การขยายวัตถุในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการหักเหของลำแสงที่ผ่านวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่ ในมุมต่างๆ รังสีจะเข้าสู่ระนาบของเลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งเป็นจุดที่มีการขยายครั้งแรกของตัวอย่าง ต่อไป อิเล็กตรอนจะเดินทางไปที่เลนส์ระดับกลาง ในนั้นมีการเปลี่ยนแปลงการเพิ่มขนาดของวัตถุอย่างราบรื่น ภาพสุดท้ายของวัสดุที่กำลังศึกษานี้ผลิตโดยเลนส์ฉายภาพ จากนั้นภาพจะกระทบกับหน้าจอฟลูออเรสเซนต์

ประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ประเภทสมัยใหม่ ได้แก่ :

1- TEM หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านในการติดตั้งนี้ ภาพของวัตถุบางมากที่มีความหนาไม่เกิน 0.1 ไมครอน เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างลำอิเล็กตรอนกับสารที่กำลังศึกษาอยู่ และกำลังขยายตามมาด้วยเลนส์แม่เหล็กที่อยู่ในเลนส์
2- SEM หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดอุปกรณ์ดังกล่าวทำให้สามารถรับภาพพื้นผิวของวัตถุที่มีความละเอียดสูงได้หลายนาโนเมตร เมื่อใช้วิธีการเพิ่มเติม กล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวจะให้ข้อมูลที่ช่วยระบุองค์ประกอบทางเคมีของชั้นผิวใกล้
3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบอุโมงค์หรือ STMเมื่อใช้อุปกรณ์นี้ จะวัดความโล่งของพื้นผิวสื่อไฟฟ้าที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง ในกระบวนการทำงานร่วมกับ STM เข็มโลหะแหลมคมจะถูกนำไปยังวัตถุที่กำลังศึกษา ในกรณีนี้ จะรักษาระยะห่างไว้เพียงไม่กี่อังสตรอมเท่านั้น ถัดไป มีการใช้ศักย์ไฟฟ้าเล็กน้อยกับเข็ม ส่งผลให้เกิดกระแสในอุโมงค์ ในกรณีนี้ ผู้สังเกตการณ์จะได้รับภาพสามมิติของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่

กล้องจุลทรรศน์ "ลีเวนกุก"

ในปี พ.ศ. 2545 บริษัทใหม่ที่ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาได้ปรากฏตัวในอเมริกา กลุ่มผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ และกล้องส่องทางไกล อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้โดดเด่นด้วยคุณภาพของภาพสูง

สำนักงานใหญ่และแผนกพัฒนาของบริษัทตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา ในเมืองฟรีมอนด์ (แคลิฟอร์เนีย) แต่ในส่วนของโรงงานผลิตนั้นอยู่ในประเทศจีน ด้วยเหตุนี้บริษัทจึงจัดหาผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัยและมีคุณภาพสูงในราคาที่เหมาะสมให้กับตลาด

คุณต้องการกล้องจุลทรรศน์หรือไม่? Levenhuk จะเสนอตัวเลือกที่จำเป็น อุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นของบริษัทประกอบด้วยอุปกรณ์ดิจิทัลและอุปกรณ์ชีวภาพสำหรับขยายวัตถุที่กำลังศึกษา นอกจากนี้ผู้ซื้อจะได้รับแบบจำลองของนักออกแบบในหลากหลายสี

กล้องจุลทรรศน์ Levenhuk มีฟังก์ชันการทำงานมากมาย ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์การสอนระดับเริ่มต้นสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และยังสามารถบันทึกวิดีโอของการวิจัยที่กำลังดำเนินการได้อีกด้วย รุ่น Levenhuk D2L มาพร้อมกับฟังก์ชันนี้

ทางบริษัทจำหน่ายกล้องจุลทรรศน์ชีวภาพระดับต่างๆ ซึ่งรวมถึงรุ่นที่เรียบง่ายและรายการใหม่ที่เหมาะสำหรับมืออาชีพ

อุปกรณ์สำหรับสังเกตและถ่ายภาพวัตถุที่ขยายขนาดทวีคูณ (สูงสุด 10 6 เท่า) ซึ่งแทนที่จะใช้ลำแสงจะใช้ลำแสงที่เร่งให้มีพลังงานสูง (30-100 keV หรือมากกว่า) ในสภาวะสุญญากาศลึก รากฐานทางกายภาพของอุปกรณ์เชิงแสงแบบลำแสงคอร์ปัสถูกวางในปี พ.ศ. 2377 (เกือบหนึ่งร้อยปีก่อนการถือกำเนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน) โดย U. R. ผู้สร้างการเปรียบเทียบระหว่างรังสีแสงในตัวกลางเชิงแสงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคในสนามแรง ความเป็นไปได้ในการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเริ่มชัดเจนหลังจากความก้าวหน้าในปี พ.ศ. 2467 และข้อกำหนดเบื้องต้นทางเทคนิคถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน H. Busch ผู้ศึกษาการโฟกัสในสนามสมมาตรแกนและพัฒนาเลนส์อิเล็กตรอนแม่เหล็ก (พ.ศ. 2469) ในปี พ.ศ. 2471 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน M. Knoll และ E. Ruska เริ่มสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่านแม่เหล็ก (TEM) ตัวแรก และสามปีต่อมาก็ได้ภาพวัตถุที่เกิดจากลำแสง ในปีต่อๆ มา (M. von Ardenne, 1938; V.K., 1942) ได้มีการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแรสเตอร์ (SEM) ตัวแรกขึ้น ซึ่งทำงานบนหลักการสแกน (กวาด) กล่าวคือ การเคลื่อนที่ตามลำดับของลำอิเล็กตรอนบางๆ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ( โพรบ) ตามวัตถุ ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 SEM บรรลุความสมบูรณ์แบบทางเทคนิคในระดับสูง และตั้งแต่นั้นมาก็เริ่มนำไปใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ TEM มี (PC) สูงที่สุด ซึ่งเหนือกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในพารามิเตอร์นี้หลายพันเท่า ที.เอ็น. ขีดจำกัดความละเอียดซึ่งกำหนดลักษณะของอุปกรณ์ให้แสดงรายละเอียดที่เล็กที่สุดของวัตถุที่อยู่ใกล้ที่สุดแยกจากกัน สำหรับ TEM คือ 2-3 ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย สามารถถ่ายภาพอะตอมหนักแต่ละอะตอมได้ เมื่อถ่ายภาพโครงสร้างที่มีคาบ เช่น โครงตาข่ายคริสตัลอะตอม อาจได้ความละเอียดที่น้อยกว่า 1 ความละเอียดสูงดังกล่าวเกิดขึ้นได้ด้วยความยาวที่สั้นมาก (ดู) รูรับแสงที่เหมาะสมที่สุด [ดู. ในเลนส์อิเล็กตรอน (และไอออน)] สามารถลดลงได้ (ส่งผลต่อกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบ PC) โดยมีข้อผิดพลาดในการเลี้ยวเบนเล็กน้อยเพียงพอ ไม่พบวิธีการแก้ไขที่มีประสิทธิภาพในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (ดู) ดังนั้นใน TEM แม่เหล็ก (EL) ซึ่งมีค่าน้อยกว่าจึงได้เข้ามาแทนที่ EL ไฟฟ้าสถิตโดยสิ้นเชิง PEM ผลิตขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบความละเอียดสูง, TEM แบบง่าย และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเร่งความเร็วสูง

TEM ความละเอียดสูง(2-3 Å) - เหมือนอุปกรณ์อเนกประสงค์ ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์เพิ่มเติมและสิ่งที่แนบมาคุณสามารถเอียงวัตถุในมุมกว้างที่แตกต่างกันไปยังแกนแสงความร้อนความเย็นทำให้เสียรูปดำเนินการวิธีการวิจัย ฯลฯ การเร่งอิเล็กตรอนถึง 100-125 kV สามารถปรับได้ในขั้นตอนและ มีความเสถียรสูง: ภายใน 1-3 นาที จะเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 1-2 ppm จากค่าเดิม รูปภาพของ TEM ทั่วไปของประเภทที่อธิบายจะแสดงอยู่ใน ข้าว. 1- สุญญากาศถูกสร้างขึ้นในระบบออปติคัล (คอลัมน์) โดยใช้ระบบสุญญากาศพิเศษ (สูงถึง 10 -6 มม. ปรอท) แผนภาพระบบออปติคอล TEM แสดงอยู่ใน ข้าว. 2- ลำแสงซึ่งทำหน้าที่เป็นแคโทดที่ให้ความร้อน (ก่อตัวขึ้นในแล้วโฟกัสสองครั้งโดยคอนเดนเซอร์ตัวแรกและตัวที่สอง ทำให้เกิด "จุด" อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กบนวัตถุ (เมื่อปรับจุด มันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 1 ถึง 20 ไมครอน) หลังจากนั้นชิ้นส่วนจะกระจายผ่านวัตถุและล่าช้าโดยไดอะแฟรม อิเล็กตรอนที่ไม่กระจัดกระจายจะผ่านไดอะแฟรมและโฟกัสไปที่เลนส์ตรงกลางของวัตถุ ในกรณีนี้ ภาพขยายแรกจะถูกสร้างขึ้นเป็นเลนส์ตัวที่ 2 และ 3 ภาพ เลนส์ฉายภาพสุดท้ายจะสร้างภาพบนจอฟลูออเรสเซนต์ซึ่งเรืองแสงภายใต้อิทธิพลของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบขยายเท่ากับกำลังขยายของเลนส์ทั้งหมด วัตถุ เนื่องจากความหนาและองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุเปลี่ยนแปลงไปจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง จำนวนอิเล็กตรอนที่เก็บไว้โดยไดอะแฟรมรูรับแสงหลังจากผ่านจุดต่างๆ ของวัตถุจะเปลี่ยนไปตามไปด้วย และด้วยเหตุนี้ จำนวนอิเล็กตรอนที่เก็บรักษาไว้โดยรูรับแสง ไดอะแฟรมหลังจากผ่านจุดต่างๆ ของวัตถุจะเปลี่ยนไป ความหนาแน่นกระแสในรูปภาพ ซึ่งถูกแปลงเป็นบนหน้าจอ ใต้จอมีนิตยสารพร้อมแผ่นถ่ายรูป เมื่อถ่ายภาพ หน้าจอจะถูกลบออก และอิเล็กตรอนจะทำหน้าที่บนชั้นอิมัลชัน ภาพถูกโฟกัสโดยการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นในปัจจุบันที่น่าตื่นเต้นของเลนส์ กระแสของเลนส์อื่นๆ จะถูกปรับเพื่อเปลี่ยนกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ข้าว. 3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแรงสูงพิเศษ (UHVEM): 1 - ถังที่สูบก๊าซฉนวนไฟฟ้า (SF6) ไปที่ความดัน 3-5 atm; 2 - ปืนอิเล็กตรอน; 3 - ท่อเร่ง; 4 - ตัวเก็บประจุแหล่งไฟฟ้าแรงสูง 5 - บล็อกคอนเดนเซอร์เลนส์; 6 - เลนส์; 7, 8, 9 - เลนส์ฉายภาพ; 10 - กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง; 11 - แผงควบคุม

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)ด้วยหลอดแคโทดที่ออกแบบมาเพื่อศึกษาวัตถุขนาดใหญ่ที่มีความละเอียดตั้งแต่ 70 ถึง 200 Å คันเร่งใน SEM สามารถปรับได้ในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 30-50 kV

อุปกรณ์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงอยู่ในนั้น ข้าว. 4- เมื่อใช้ EL 2 หรือ 3 ตัว หัววัดอิเล็กตรอนแบบแคบจะโฟกัสไปที่ตัวอย่าง ตัวเบี่ยงแม่เหล็กจะปรับใช้โพรบเหนือพื้นที่ที่กำหนดของวัตถุ เมื่อโพรบโต้ตอบกับวัตถุ จะเกิดหลายประเภท ( ข้าว. 5) - อิเล็กตรอนทุติยภูมิและสะท้อนกลับ; อิเล็กตรอนที่ผ่านวัตถุ (ถ้ามันบาง) เอ็กซ์เรย์และลักษณะเฉพาะ รังสี ฯลฯ

ข้าว. 5. โครงการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุที่ได้รับใน SEM 1 - ลำอิเล็กตรอนปฐมภูมิ; 2 - เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนรอง; 3 - เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์; 4 - เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนแบบสะท้อน; 5 - เครื่องตรวจจับรังสีแสง; 6 - เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนที่ส่งผ่าน; 7 - อุปกรณ์สำหรับวัดศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นกับวัตถุ 8 - อุปกรณ์สำหรับวัดกระแสอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านวัตถุ 9 - อุปกรณ์สำหรับวัดกระแสของอิเล็กตรอนที่ถูกดูดซับในวัตถุ

การแผ่รังสีใดๆ เหล่านี้สามารถบันทึกได้โดยตัวสะสมที่สอดคล้องกันซึ่งมีเซ็นเซอร์ที่จะแปลงเป็นรังสีไฟฟ้า ซึ่งหลังจากการขยายสัญญาณแล้ว จะถูกป้อนไปที่ (CRT) และปรับลำแสงของมัน การสแกนลำแสง CRT ดำเนินการด้วยการสแกนหัววัดอิเล็กตรอนใน SEM และจะสังเกตภาพที่ขยายใหญ่ขึ้นของวัตถุบนหน้าจอ CRT กำลังขยายเท่ากับอัตราส่วนความสูงของเฟรมบนหน้าจอ CRT ต่อความกว้างของวัตถุที่สแกน ภาพจะถูกถ่ายภาพโดยตรงจากหน้าจอ CRT ข้อได้เปรียบหลักของ SEM คือเนื้อหาที่มีข้อมูลสูงของอุปกรณ์ เนื่องจากความสามารถในการสังเกตภาพโดยใช้เซ็นเซอร์ต่างๆ เมื่อใช้ SEM คุณสามารถศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุ จุดเชื่อมต่อ p-n ผลิตผล และอื่นๆ อีกมากมาย โดยปกติจะมีการตรวจสอบตัวอย่างโดยไม่ต้องเตรียมการล่วงหน้า SEM ยังใช้ในกระบวนการทางเทคโนโลยี (ข้อบกพร่องของวงจรขนาดเล็ก ฯลฯ ) สูงสำหรับ SEM PC จะเกิดขึ้นเมื่อสร้างภาพโดยใช้ไฟล์ . ถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของโซนที่อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกปล่อยออกมา ในทางกลับกันขนาดของโซนนั้นขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของโพรบคุณสมบัติของวัตถุอิเล็กตรอนของลำแสงปฐมภูมิ ฯลฯ ด้วยความลึกที่ทะลุทะลวงของอิเล็กตรอนหลักกระบวนการรองที่พัฒนาในทุกทิศทางจะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลาง ของโซนและพีซีลดลง เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนรองประกอบด้วยโฟโตมัลติพลายเออร์และตัวแปลงอิเล็กตรอน - โฟตอนซึ่งมีองค์ประกอบหลักสองประการคือตัวแยกในรูปแบบของกริดภายใต้ศักยภาพเชิงบวก (สูงถึงหลายร้อย V) และตัวเร่งความเร็ว ส่วนหลังจะให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่จับได้ อิเล็กโทรดเร่งจะใช้ประมาณ 10 kV โดยปกติจะประกอบด้วยการเคลือบอะลูมิเนียมบนตัวเรืองแสงวาบ จำนวนของรังสีวาบรังสีเป็นสัดส่วนกับจำนวนของรังสีทุติยภูมิที่ปล่อยออกมาที่จุดที่กำหนดของวัตถุ หลังจากการขยายสัญญาณ PMT และสัญญาณจะถูกมอดูเลตโดยลำแสง CRT ขนาดของสัญญาณขึ้นอยู่กับตัวอย่าง การมีอยู่ของไมโครฟิลด์ไฟฟ้าและแม่เหล็กในท้องถิ่น ค่าของ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่าง ณ จุดที่กำหนด อิเล็กตรอนที่สะท้อนกลับจะถูกบันทึกโดยอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ซิลิคอน) ความคมชัดของภาพถูกกำหนดโดยการขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบของลำแสงปฐมภูมิและเลขอะตอม ความละเอียดของภาพที่ได้รับ "ในอิเล็กตรอนที่สะท้อน" นั้นต่ำกว่าภาพที่ได้รับจากภาพรอง (บางครั้งเป็นไปตามลำดับความสำคัญ) เนื่องจากความตรงของการบินของอิเล็กตรอนไปยังตัวสะสม ข้อมูลเกี่ยวกับแต่ละพื้นที่ที่ไม่มีเส้นทางตรงไปยังตัวสะสมจึงสูญหายไป (มีเงาปรากฏขึ้น) คุณลักษณะนี้แยกได้โดยเซนเซอร์ผลึกเอ็กซ์เรย์หรือเซนเซอร์กระจายพลังงาน ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ (มักทำจากซิลิคอนบริสุทธิ์เจือด้วยลิเธียม) ในกรณีแรก ควอนตารังสีเอกซ์หลังจากการสะท้อนด้วยคริสตัลสเปกโตรมิเตอร์ จะถูกบันทึกโดยสเปกโตรมิเตอร์ก๊าซ และในกรณีที่สอง สัญญาณที่นำมาจากเซมิคอนดักเตอร์จะถูกขยายด้วยสัญญาณรบกวนต่ำ (ซึ่งถูกทำให้เย็นลงด้วยไนโตรเจนเหลว เพื่อลดเสียงรบกวน) และระบบขยายสัญญาณตามมา สัญญาณจากคริสตัลจะปรับลำแสง CRT และภาพขององค์ประกอบทางเคมีเฉพาะในวัตถุจะปรากฏบนหน้าจอ SEM ยังผลิตรังสีเอกซ์ในท้องถิ่นด้วย อุปกรณ์ตรวจจับการกระจายพลังงานจะบันทึกองค์ประกอบทั้งหมดตั้งแต่ Na ถึง U ด้วยความไวสูง คริสตัลสเปกโตรมิเตอร์โดยใช้ชุดคริสตัลที่มีค่าระหว่างระนาบต่างกัน (ดู) ครอบคลุมตั้งแต่ Be ถึง U ข้อเสียที่สำคัญของ SEM คือกระบวนการ "ลบ" ข้อมูลที่มีระยะเวลายาวนานเมื่อศึกษาวัตถุ สามารถรับพีซีที่ค่อนข้างสูงได้โดยใช้โพรบอิเล็กตรอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเพียงพอ แต่ในเวลาเดียวกันโพรบก็ลดลงซึ่งเป็นผลมาจากการที่อิทธิพลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้อัตราส่วนของสัญญาณที่เป็นประโยชน์ต่อเสียงรบกวนลดลง เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนไม่ต่ำกว่าระดับที่กำหนด จำเป็นต้องชะลอการสแกนลงเพื่อสะสมจำนวนหลัก (และรองที่เกี่ยวข้อง) จำนวนมากเพียงพอที่แต่ละจุดของวัตถุ เป็นผลให้มีการใช้พีซีในอัตราการสแกนต่ำเท่านั้น บางครั้งหนึ่งเฟรมจะเกิดขึ้นภายใน 10-15 นาที

ข้าว. 6. แผนผังของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบส่องผ่าน (STEM): 1 - แคโทดการปล่อยสนาม; 2 - แอโนดกลาง; 3 - ขั้วบวก; 4 - ระบบโก่งตัวสำหรับการปรับลำแสง 5 - ไดอะแฟรม "ไฟส่องสว่าง"; 6, 8 - ระบบโก่งตัวสำหรับการสแกนโพรบอิเล็กทรอนิกส์ 7 - เลนส์โฟกัสยาวแม่เหล็ก 9 - ไดอะแฟรมรูรับแสง; 10 - เลนส์แม่เหล็ก; 11 - วัตถุ; 12, 14 - ระบบโก่งตัว; 13 - ตัวสะสมวงแหวนของอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจาย; 15 - ตัวสะสมของอิเล็กตรอนที่ไม่กระจัดกระจาย (ถูกลบออกเมื่อทำงานกับสเปกโตรมิเตอร์) 16 - สเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็กซึ่งลำแสงอิเล็กตรอนหมุนด้วยสนามแม่เหล็ก 90°; 17 - ระบบโก่งสำหรับเลือกอิเล็กตรอนที่มีการสูญเสียพลังงานต่างๆ 18 - ร่องสเปกโตรมิเตอร์; 19 - นักสะสม; SE - การไหลของอิเล็กตรอนทุติยภูมิ hn - รังสีเอกซ์

SEM พร้อมปืนปล่อยก๊าซเรือนกระจกมีพีซีสูงสำหรับ SEM (สูงถึง 30 Å) ในปืนปล่อยก๊าซสนาม (ดังเช่นใน) จะใช้แคโทดที่มีรูปทรงปลายแหลม ที่ด้านบนมีคลื่นแรงปรากฏขึ้น เพื่อดึงอิเล็กตรอนออกจากแคโทด (ดู) ความสว่างของอิเล็กตรอนของปืนที่มีแคโทดที่ปล่อยออกมาจากสนามจะสูงกว่าของปืนที่มีแคโทดร้อน 10 3 -10 4 เท่า ดังนั้นกระแสโพรบอิเล็กตรอนจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นใน SEM ที่มีปืนปล่อยก๊าซเรือนกระจก จะทำการสแกนอย่างรวดเร็ว และโพรบจะลดลงเพื่อเพิ่ม PC อย่างไรก็ตาม แคโทดที่ปล่อยออกมาจากสนามจะทำงานได้อย่างเสถียรในสุญญากาศสูงพิเศษเท่านั้น (10 -9 -10 -11 mmHg) และทำให้การออกแบบ SEM ดังกล่าวและการทำงานกับ SEM ดังกล่าวซับซ้อนยิ่งขึ้น

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแบบส่องกราด (STEM)มีพีซีสูงเท่ากับ PEM อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ปืนปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเพียงพอในโพรบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2-3 Å บน ข้าว. 6การแสดงแผนผังของ PREM จะปรากฏขึ้น สองลดเส้นผ่านศูนย์กลางของโพรบ ด้านล่างของวัตถุตั้งอยู่ - ศูนย์กลางและวงแหวน อิเล็กตรอนที่ไม่กระจัดกระจายจะตกลงไปที่อันแรกและหลังจากขยายสัญญาณที่สอดคล้องกันสิ่งที่เรียกว่า ภาพสนามที่สว่าง อิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายจะถูกรวบรวมไว้บนเครื่องตรวจจับวงแหวน ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า ภาพสนามมืด ใน STEM คุณสามารถศึกษาวัตถุที่หนากว่าใน TEM ได้ เนื่องจากการเพิ่มจำนวนของวัตถุที่กระจัดกระจายอย่างไม่ยืดหยุ่นที่มีความหนาไม่ส่งผลต่อความละเอียด (หลังจากวัตถุนั้นไม่มีออพติกใน STEM) ด้วยความช่วยเหลือของพลังงาน อิเล็กตรอนที่ผ่านวัตถุจะถูกแยกออกเป็นลำแสงที่กระจัดกระจายแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น ลำแสงแต่ละลำกระทบกับตัวตรวจจับของตัวเอง และภาพที่สอดคล้องกันจะถูกสังเกตบนจอซีอาร์ที ซึ่งมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัตถุที่กระเจิง ความละเอียดสูงใน STEM สามารถทำได้ด้วยการสแกนที่ช้า เนื่องจากในโพรบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 2-3 Å กระแสไฟฟ้ามีขนาดเล็กเกินไป

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบผสมการผสมผสานหลักการสร้างภาพด้วยลำแสงนิ่ง (เช่นใน TEM) ในอุปกรณ์เดียวและการสแกนโพรบแบบบางเหนือวัตถุทำให้สามารถตระหนักถึงข้อดีของ TEM, SEM และ STEM ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ปัจจุบัน TEM ทั้งหมดมีความสามารถในการสังเกตวัตถุในโหมดแรสเตอร์ (โดยใช้เลนส์คอนเดนเซอร์และสร้างภาพที่ย่อขนาดซึ่งสแกนเหนือวัตถุโดยระบบโก่งตัว) นอกเหนือจากภาพที่เกิดจากลำแสงที่อยู่นิ่งแล้ว หน้าจอ CRT ยังได้รับภาพแรสเตอร์โดยใช้อิเล็กตรอนที่ส่งและทุติยภูมิ รูปภาพลักษณะเฉพาะ ฯลฯ ระบบออปติคัลของ TEM ดังกล่าวซึ่งอยู่หลังวัตถุทำให้สามารถทำงานในโหมดที่ ไม่สามารถทำได้ในอุปกรณ์อื่น ตัวอย่างเช่น คุณสามารถสังเกตบนหน้าจอ CRT และภาพของวัตถุเดียวกันบนหน้าจออุปกรณ์ได้พร้อมกัน

การปล่อยก๊าซเรือนกระจก E m. สร้างภาพของวัตถุในหน่วยอิเล็กตรอน ซึ่งวัตถุจะปล่อยออกมาเมื่อถูกความร้อนด้วยลำแสงปฐมภูมิ และเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้าแรง ซึ่งจะดึงอิเล็กตรอนออกจากวัตถุ อุปกรณ์เหล่านี้มักมีวัตถุประสงค์ที่แคบ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบกระจกทำหน้าที่หลักในการแสดงภาพ "การบรรเทาศักยภาพ" ของไฟฟ้าสถิตและไมโครฟิลด์แม่เหล็กบนวัตถุ องค์ประกอบทางแสงหลักของอุปกรณ์คือ และหนึ่งในนั้นคือตัววัตถุเอง ซึ่งอยู่ภายใต้ศักยภาพเชิงลบเล็กน้อยเมื่อเทียบกับแคโทดของปืน ลำอิเล็กตรอนพุ่งตรงไปที่กระจกและสะท้อนจากสนามในบริเวณใกล้เคียงกับวัตถุ กระจกจะสร้างภาพบนหน้าจอ "ในลำแสงสะท้อน" สนามไมโครที่อยู่ใกล้พื้นผิวของวัตถุจะกระจายอิเล็กตรอนของลำแสงที่สะท้อนกลับ ทำให้เกิดภาพที่แสดงให้เห็นภาพไมโครฟิลด์เหล่านี้

แนวโน้มการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การเพิ่ม PC ในภาพวัตถุที่ไม่ใช่คาบเป็น 1 Å หรือมากกว่านั้น จะทำให้สามารถบันทึกไม่เพียงแต่อะตอมที่หนักเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอะตอมที่เบาและมองเห็นในระดับอะตอมด้วย ในการสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่มีความละเอียดใกล้เคียงกัน ความเร็วในการเร่งความเร็วจะเพิ่มขึ้น เซอร์ กายภาพ", เล่ม 34, 1970; ฮอว์กส์ พี. และ, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ ม. 2517; Derkach V.P. , Kiyashko G.F. , Kukharchuk M.S. , อุปกรณ์ Electronoprobe, K. , 1974; Stoyanova I. G. , Anaskin I. F. , รากฐานทางกายภาพของวิธีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน, M. , 1972; Oatley S. W., กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด, Camb., 1972; Grivet P., เลนส์อิเล็กตรอน, 2 ed., Oxf., 1972.

โบราณคดีเทคโนโลยี)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนบางตัวคืนค่าเฟิร์มแวร์ของยานอวกาศ ส่วนบางตัวทำวิศวกรรมย้อนกลับวงจรของไมโครวงจรใต้กล้องจุลทรรศน์ สงสัยกิจกรรมจะน่าตื่นเต้นมาก
และอีกอย่าง ฉันจำโพสต์ที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับโบราณคดีอุตสาหกรรมได้

สปอยล์

หน่วยความจำองค์กรมีสองประเภท: ผู้คนและเอกสาร ผู้คนจำได้ว่าสิ่งต่าง ๆ ทำงานอย่างไรและรู้ว่าทำไม บางครั้งพวกเขาก็จดข้อมูลนี้ไว้ที่ไหนสักแห่งและเก็บบันทึกไว้ที่ไหนสักแห่ง สิ่งนี้เรียกว่า "เอกสาร" ภาวะความจำเสื่อมในองค์กรทำงานในลักษณะเดียวกัน นั่นคือ ผู้คนจากไป และเอกสารก็หายไป เน่าเปื่อย หรือถูกลืมไป

ฉันใช้เวลาหลายสิบปีในการทำงานให้กับบริษัทปิโตรเคมีขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เราได้ออกแบบและสร้างโรงงานที่เปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนให้เป็นไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ตลอด 30 ปีต่อมา ความทรงจำของบริษัทเกี่ยวกับโรงงานแห่งนี้ก็ค่อยๆ หายไป ใช่ โรงงานยังคงเปิดดำเนินการและนำเงินมาสู่บริษัท มีการบำรุงรักษา และผู้เชี่ยวชาญที่ชาญฉลาดรู้ว่าต้องดึงอะไรและต้องเริ่มดำเนินการที่ไหนเพื่อให้โรงงานสามารถดำเนินการต่อไปได้

แต่บริษัทลืมไปแล้วว่าโรงงานแห่งนี้ทำงานอย่างไร

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากปัจจัยหลายประการ:

การลดลงของอุตสาหกรรมปิโตรเคมีในช่วงทศวรรษ 1980 และ 1990 ทำให้เราหยุดจ้างคนใหม่ ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 กลุ่มของเราประกอบด้วยผู้ชายที่มีอายุต่ำกว่า 35 ปีหรือมากกว่า 55 ปี โดยมีข้อยกเว้นที่หายากมาก
เราค่อย ๆ หันมาออกแบบโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์
เนื่องจากการปรับโครงสร้างองค์กร เราจึงต้องย้ายสำนักงานทั้งหมดจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง
การควบรวมกิจการขององค์กรในไม่กี่ปีต่อมาได้ยุบบริษัทของเราให้กลายเป็นบริษัทที่ใหญ่ขึ้นโดยสิ้นเชิง ทำให้เกิดการยกเครื่องแผนกหลักและมีการสับเปลี่ยนบุคลากร
โบราณคดีอุตสาหกรรม

ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ฉันและเพื่อนร่วมงานหลายคนเกษียณอายุ

ในช่วงปลายทศวรรษ 2000 บริษัทจดจำโรงงานแห่งนี้ได้ และคิดว่าคงจะดีหากได้ทำอะไรกับโรงงานแห่งนี้ สมมุติว่าเพิ่มการผลิต ตัวอย่างเช่น คุณจะพบปัญหาคอขวดในกระบวนการผลิตและปรับปรุงให้ดีขึ้น - เทคโนโลยีไม่ได้หยุดนิ่งมาตลอด 30 ปีที่ผ่านมา - และอาจเพิ่มเวิร์กช็อปอื่นเข้าไปด้วย

จากนั้นกองร้อยก็ชนกำแพงอิฐอย่างสุดกำลัง โรงงานแห่งนี้สร้างขึ้นมาได้อย่างไร? เหตุใดจึงสร้างด้วยวิธีนี้และไม่ใช่อย่างอื่น? มันทำงานอย่างไรกันแน่? เหตุใดจึงจำเป็นต้องมี vat A เหตุใดเวิร์คช็อป B และ C จึงเชื่อมต่อกันด้วยไปป์ไลน์ เหตุใดไปป์ไลน์จึงมีเส้นผ่านศูนย์กลาง D ไม่ใช่ D

ความจำเสื่อมขององค์กรในการดำเนินการ เครื่องจักรขนาดยักษ์ที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ต่างดาวด้วยความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีของมนุษย์ต่างดาว เอาชนะได้ราวกับกำลังพังทลายลง โดยผลิตโพลีเมอร์จำนวนมาก บริษัทมีแนวคิดว่าจะดูแลรักษาเครื่องจักรเหล่านี้อย่างไร แต่ไม่รู้ว่าข้างในจะมีเวทมนตร์มหัศจรรย์แบบใดเกิดขึ้น และไม่มีใครรู้เลยแม้แต่น้อยว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร โดยทั่วไปแล้วผู้คนไม่แน่ใจด้วยซ้ำว่าจะมองหาอะไรและไม่รู้ว่าด้านไหนจะคลี่คลายความยุ่งเหยิงนี้

เรากำลังมองหาคนที่ทำงานในบริษัทระหว่างการก่อสร้างโรงงานแห่งนี้ ตอนนี้พวกเขาดำรงตำแหน่งสูงและนั่งอยู่ในสำนักงานปรับอากาศที่แยกจากกัน มีหน้าที่ค้นหาเอกสารของโรงงานที่กำหนด นี่ไม่ใช่ความทรงจำขององค์กรอีกต่อไป แต่เป็นเหมือนโบราณคดีทางอุตสาหกรรมมากกว่า ไม่มีใครรู้ว่ามีเอกสารอะไรบ้างสำหรับโรงงานแห่งนี้ ไม่ว่าจะมีอยู่เลยหรือไม่ และหากเป็นเช่นนั้น จะจัดเก็บในรูปแบบใด ในรูปแบบใด ประกอบด้วยอะไรบ้าง และตั้งอยู่ที่ไหน โรงงานแห่งนี้ได้รับการออกแบบโดยทีมงานออกแบบที่ไม่มีอยู่แล้ว ในบริษัทที่ถูกซื้อกิจการมา ในสำนักงานที่ถูกปิด โดยใช้วิธีการยุคก่อนคอมพิวเตอร์ซึ่งไม่ได้ใช้อีกต่อไป

พวกเขาจำวัยเด็กของพวกเขาด้วยการบังคับขุดดิน พับแขนเสื้อแจ็กเก็ตราคาแพงแล้วไปทำงาน

กล้องจุลทรรศน์ USB คืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์ USB เป็นกล้องจุลทรรศน์ดิจิตอลชนิดหนึ่ง แทนที่จะใช้ช่องมองภาพปกติ กล้องดิจิตอลจะติดตั้งที่นี่ ซึ่งจะจับภาพจากเลนส์แล้วถ่ายโอนไปยังจอภาพหรือหน้าจอแล็ปท็อป กล้องจุลทรรศน์นี้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ได้อย่างง่ายดายด้วยสาย USB ทั่วไป กล้องจุลทรรศน์จะมาพร้อมกับซอฟต์แวร์พิเศษที่ช่วยให้คุณประมวลผลภาพที่ได้เสมอ คุณสามารถถ่ายภาพ สร้างวิดีโอ เปลี่ยนคอนทราสต์ ความสว่าง และขนาดของรูปภาพได้ ความสามารถของซอฟต์แวร์แตกต่างกันไปตามผู้ผลิต

กล้องจุลทรรศน์ USB ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ขยายขนาดกะทัดรัด สะดวกในการพกพาไปท่องเที่ยว ประชุม หรือออกนอกเมือง โดยทั่วไปแล้ว กล้องจุลทรรศน์ USB ไม่ได้มีกำลังขยายสูง แต่สำหรับการศึกษาเหรียญ งานพิมพ์ขนาดเล็ก ศิลปวัตถุ ตัวอย่างผ้า หรือธนบัตร ความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ก็เพียงพอแล้ว ด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์ คุณสามารถตรวจสอบพืช แมลง และวัตถุขนาดเล็กรอบตัวคุณได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหาซื้อได้ที่ไหน?

หากคุณตัดสินใจเลือกรุ่นได้ในที่สุด คุณสามารถซื้อกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ในหน้านี้ ในร้านค้าออนไลน์ของเรา คุณจะพบกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในราคาที่ดีที่สุด!

หากคุณต้องการดูกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนด้วยตาของคุณเองแล้วค่อยตัดสินใจ ไปที่ร้าน Four Eyes ใกล้บ้านคุณที่สุด
ใช่ ใช่ และพาเด็กๆ ไปด้วย! คุณจะไม่เหลือการซื้อและของขวัญอย่างแน่นอน!