Elektron mikroskop - yorug'lik mikroskopi ko'rinmaydigan va o'lchamlari bir mikrondan kam bo'lgan (1 mkm dan 1-5 Å gacha) tuzilmalarni o'rganish usuli.

Elektron mikroskopning ishlashi (rasm) yorug'lik mikroskopida yorug'lik nuri vazifasini bajaradigan yo'naltirilgan oqimdan foydalanishga asoslangan va linzalarning rolini magnitlar (magnit linzalar) bajaradi.

O'rganilayotgan ob'ektning turli sohalarida elektronlarni turlicha ushlab turishi sababli, elektron mikroskop ekrani o'rganilayotgan ob'ektning oq-qora tasvirini o'nlab va yuz minglab marta kattalashtiriladi. Transmissiya elektron mikroskoplari asosan biologiya va tibbiyotda qo'llaniladi.

Elektron mikroskopiya 1930-yillarda, ba'zi viruslarning (tamaki mozaikasi virusi va bakteriofaglar) birinchi tasvirlari olingan paytda paydo bo'ldi. Hozirgi vaqtda elektron mikroskopiya virusologiya va virusologiyada eng keng qo'llanilishini topib, fanning yangi tarmoqlarini yaratishga olib keldi. Biologik ob'ektlarning elektron mikroskopida maxsus tayyorlash usullari qo'llaniladi. Bu o'rganilayotgan ob'ektlarning alohida tarkibiy qismlarini (hujayralar, bakteriyalar, viruslar va boshqalar) aniqlash, shuningdek, elektron nur ostida ularning tuzilishini yuqori vakuum sharoitida saqlash uchun zarurdir. Elektron mikroskop yordamida ob'ektning tashqi shakli va uning sirtining molekulyar tashkil etilishi o'rganiladi, ultra yupqa kesmalar usuli yordamida ob'ektning ichki tuzilishi o'rganiladi.

Elektron mikroskopiya biokimyoviy, sitokimyoviy tadqiqot usullari, immunofluoresans, shuningdek rentgen nurlanishini tahlil qilish bilan birgalikda hujayralar va viruslarning strukturaviy elementlarining tarkibi va funktsiyasini baholashga imkon beradi.

1970-yillardagi elektron mikroskop

Elektron mikroskop - elektron mikroskop yordamida mikroskopik ob'ektlarni o'rganish.

Elektron mikroskop - bu bir necha angstrom ruxsatiga ega bo'lgan va mikroskopik tuzilmalar va hatto ba'zi molekulalarning nozik tuzilishini vizual ravishda o'rganish imkonini beruvchi elektron-optik asbob.

Katod, nazorat elektrodi va anoddan iborat uch elektrodli avtomat yorug'lik nurini almashtiradigan elektron nurni yaratish uchun elektronlar manbai bo'lib xizmat qiladi (1-rasm).

Guruch. 1. Uch elektrodli avtomat: 1 - katod; 2 - nazorat elektrodi; 3 - elektron nur; 4 - anod.

Elektromagnit linzalar optik linzalar o'rniga elektron mikroskopda qo'llaniladigan ko'p qatlamli solenoidlar bo'lib, ular magnit yumshoq materialdan yasalgan qobiqlarga o'ralgan bo'lib, ichki qismida magnit bo'lmagan bo'shliqqa ega (2-rasm).

Guruch. 2. Elektromagnit linzalar: 1 - qutb bo'lagi; 2 - guruch uzuk; 3 - o'rash; 4 - qobiq.

Elektron mikroskopda yaratilgan elektr va magnit maydonlar eksenel simmetrikdir. Ushbu maydonlarning ta'siri tufayli ob'ektning bir nuqtasidan kichik burchak ostida chiqadigan zaryadlangan zarralar (elektronlar) tasvir tekisligida qayta yig'iladi. Butun elektron-optik tizim elektron mikroskop ustunida joylashgan (3-rasm).

Guruch. 3. Elektro-optik tizim: 1 - boshqaruv elektrodi; 2 - birinchi kondansatkichning diafragmasi; 3 - ikkinchi kondansatkichning diafragmasi; 4 - ikkinchi kondansatkichning stigmatizatori; 5 - ob'ekt; 6 - ob'ektiv ob'ektiv; 7 - ob'ektiv linzalarni stigmatizator; 8 - oraliq linzalarni stigmatizator; 9 - proyeksiya linzalari diafragma; 10 - katod; 11 - anod; 12 - birinchi kondansatör; 13 - ikkinchi kondansatör; 14 - fokusni tuzatuvchi; 15 - ob'ektni ushlagich stoli; 16 - ob'ektiv diafragma; 17 - selektor diafragma; 18 - oraliq linzalar; 19 - proektsion linza; 20 - ekran.

Elektron qurol tomonidan yaratilgan elektron nur kondensator linzalarining ta'sir maydoniga yo'naltiriladi, bu o'rganilayotgan ob'ektga tushayotgan nurning zichligi, diametri va diafragmasini keng diapazonda o'zgartirishga imkon beradi. Ob'ektning kamerasiga stol o'rnatilgan bo'lib, uning dizayni ob'ektning o'zaro perpendikulyar yo'nalishlarda harakatlanishini ta'minlaydi. Bunday holda siz 4 mm 2 ga teng maydonni ketma-ket tekshirishingiz va eng qiziqarli joylarni tanlashingiz mumkin.

Ob'ektning kamerasi orqasida ob'ektiv ob'ektiv mavjud bo'lib, u ob'ektning aniq tasvirini olish imkonini beradi. Shuningdek, u ob'ektning birinchi kattalashtirilgan tasvirini beradi va keyingi, oraliq va proyeksiya linzalari yordamida umumiy kattalashtirishni maksimal darajada oshirish mumkin. Ob'ektning tasviri elektronlar ta'sirida lyuminestsatsiyalanuvchi ekranda paydo bo'ladi. Ekranning orqasida fotosuratlar mavjud. Elektron tabancaning barqarorligi, shuningdek, tasvirning ravshanligi, boshqa omillar (yuqori kuchlanishning doimiyligi va boshqalar) ko'p jihatdan elektron mikroskop ustunidagi vakuumning chuqurligiga bog'liq, shuning uchun qurilmaning sifati. asosan vakuum tizimi (nasoslar, nasos kanallari, kranlar, klapanlar, muhrlar) bilan belgilanadi (4-rasm). Kolonna ichidagi kerakli vakuumga vakuum nasoslarining yuqori samaradorligi tufayli erishiladi.

Mexanik oldingi vakuum nasosi butun vakuum tizimida dastlabki vakuum hosil qiladi, keyin yog 'diffuziya pompasi ishga tushadi; ikkala nasos ketma-ket ulanadi va mikroskop ustunida yuqori vakuumni ta'minlaydi. Elektron mikroskop tizimiga moy kuchaytiruvchi nasosning kiritilishi uzoq vaqt davomida for-vakuum nasosini o'chirishga imkon berdi.

Guruch. 4. Elektron mikroskopning vakuum sxemasi: 1 - suyuq azot bilan sovutilgan tuzoq (sovutish liniyasi); 2 - yuqori vakuumli vana; 3 - diffuziya nasosi; 4 - aylanma valfi; 5 - kichik tampon tsilindri; 6 - kuchaytiruvchi nasos; 7 - dastlabki vakuumning mexanik forevakuum pompasi; 8 - to'rt tomonlama valf; 9 - katta tampon tsilindri; 10 - elektron mikroskop ustuni; 11 - mikroskop ustuniga havo kirish valfi.

Mikroskopning elektr sxemasi yuqori kuchlanish manbalaridan, katodli isitishdan, elektromagnit linzalar uchun elektr ta'minotidan, shuningdek, forevakuum nasosining elektr motorini, diffuzion nasos pechini va boshqaruv paneli yoritgichini o'zgaruvchan tarmoq kuchlanishini ta'minlaydigan tizimdan iborat. Elektr ta'minoti qurilmasiga juda yuqori talablar qo'yiladi: masalan, yuqori aniqlikdagi elektron mikroskop uchun yuqori kuchlanishning beqarorlik darajasi 30 soniyada 5 · 10 -6 dan oshmasligi kerak.

Issiqlik emissiyasi natijasida kuchli elektron nur hosil bo'ladi. V shaklidagi volfram filamenti bo'lgan katod uchun filament manbai yuqori chastotali generatordir. 100-200 kHz tebranish chastotasi bilan hosil qilingan kuchlanish monoxromatik elektron nurni ta'minlaydi. Elektron mikroskop linzalari doimiy, yuqori stabillashgan oqim bilan quvvatlanadi.

Guruch. 5. Tirik mikroorganizmlarni o'rganish uchun UEMV-100B elektron mikroskopi.

Qurilmalar 4,5 Å kafolatlangan o'lchamlari bilan ishlab chiqariladi (5-rasm); Alohida noyob fotosuratlarda atom o'lchamiga yaqinlashib, 1,27 Å o'lchamlari olindi. Bu holatda foydali o'sish 200 000 ni tashkil qiladi.

Elektron mikroskop - bu maxsus tayyorlash usullarini talab qiladigan aniq asbob. Biologik ob'ektlar past kontrastga ega, shuning uchun preparatning kontrastini sun'iy ravishda kuchaytirish kerak. Preparatlarning kontrastini oshirishning bir necha yo'li mavjud. Preparatni platina, volfram, uglerod va boshqalar bilan burchak ostida soya qilish orqali elektron mikroskopik fotosuratlarda fazoviy koordinatalar tizimining barcha uchta o'qi bo'ylab o'lchamlarni aniqlash mumkin bo'ladi. Ijobiy kontrast bilan preparat og'ir metallarning suvda eriydigan tuzlari (uranilatsetat, qo'rg'oshin monoksit, kaliy permanganat va boshqalar) bilan birlashadi. Salbiy kontrast bilan preparat elektronlar (ammiak molibdat, uranil asetat, fosfotungstik kislota va boshqalar) o'tkazmaydigan yuqori zichlikdagi amorf moddaning yupqa qatlami bilan o'ralgan.

Viruslarning elektron mikroskopiyasi (viroskopiya) viruslarning o'ta nozik, submolekulyar tuzilishini o'rganishda sezilarli yutuqlarga erishdi (qarang). Fizik, biokimyoviy va genetik tadqiqot usullari bilan bir qatorda elektron mikroskopiyadan foydalanish ham molekulyar biologiyaning paydo bo'lishi va rivojlanishiga yordam berdi. Biologiyaning ushbu yangi bo'limining o'rganish predmeti inson, hayvon, o'simlik, bakteriya va mikoplazma hujayralarining submikroskopik tashkil etilishi va faoliyati, shuningdek, rikketsiya va viruslarning tashkil etilishidir (6-rasm). Viruslar, oqsil va nuklein kislotalarning yirik molekulalari (RNK, DNK), alohida hujayra bo'laklari (masalan, bakterial hujayra membranasining molekulyar tuzilishi) maxsus ishlov berilgandan so'ng elektron mikroskop yordamida tekshirilishi mumkin: metall soyali, ijobiy yoki salbiy kontrastli. uranil asetat yoki fosfotungstik kislota, shuningdek, boshqa birikmalar (7-rasm).

Guruch. 6. Variola virusi (X 12 000) bilan kasallangan Cynomolgus maymun yurak to'qimalarining madaniyati hujayrasi: 1 - yadro; 2 - mitoxondriya; 3 - sitoplazma; 4 - virus.
Guruch. 7. Gripp virusi (salbiy kontrast (X450 000): 1 - konvert; 2 - ribonukleoprotein.

Salbiy kontrast usulidan foydalanib, ko'plab viruslar yuzasida muntazam ravishda joylashgan oqsil molekulalarining guruhlari - kapsomeralar topildi (8-rasm).

Guruch. 8. Herpes virusi kapsidining sirtining bo'lagi. Individual kapsomerlar ko'rinadi (X500 000): 1 - yon ko'rinish; 2 - yuqori ko'rinish.
Guruch. 9. Salmonella typhimurium bakteriyasining o'ta yupqa bo'limi (X80,000): 1 - yadro; 2 - qobiq; 3 - sitoplazma.

Bakteriyalar va viruslarning, shuningdek, boshqa yirik biologik ob'ektlarning ichki tuzilishini faqat ultratom yordamida kesib, 100-300 Å qalinlikdagi eng nozik kesmalarni tayyorlagandan keyingina o'rganish mumkin. (9-rasm). Biologik ob'ektlarni mahkamlash, joylashtirish va polimerizatsiya qilishning takomillashtirilgan usullari, ultratomizatsiya paytida olmos va shisha pichoqlardan foydalanish, shuningdek seriyali bo'limlarni bo'yash uchun yuqori kontrastli birikmalardan foydalanish tufayli nafaqat katta hajmdagi ultra yupqa kesmalarni olish mumkin edi. , shuningdek, odamlar, hayvonlar, o'simliklar va bakteriyalarning eng kichik viruslari.

"Mikroskop" atamasi yunoncha ildizlarga ega. U ikkita so'zdan iborat bo'lib, ular tarjima qilinganda "kichik" va "men qarayman" degan ma'noni anglatadi. Mikroskopning asosiy roli - juda kichik narsalarni tekshirishda foydalanish. Shu bilan birga, ushbu qurilma ko'zga ko'rinmas jismlarning hajmi va shakli, tuzilishi va boshqa xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi.

Yaratilish tarixi

Tarixda mikroskopning ixtirochisi kim bo'lganligi haqida aniq ma'lumot yo'q. Ba'zi manbalarga ko'ra, u 1590 yilda ko'zoynak ishlab chiqaruvchi ota va o'g'il Yanssens tomonidan ishlab chiqilgan. Mikroskop ixtirochisi unvoni uchun yana bir da'vogar Galileo Galileydir. 1609 yilda bu olimlar Accademia dei Lincei'da jamoatchilikka konkav va qavariq linzalari bo'lgan asbobni taqdim etishdi.

Yillar davomida mikroskopik ob'ektlarni ko'rish tizimi rivojlandi va takomillashtirildi. Uning tarixidagi ulkan qadam oddiy akromatik sozlanishi ikki linzali qurilmaning ixtirosi bo'ldi. Ushbu tizim 1600-yillarning oxirida gollandiyalik Kristian Gyuygens tomonidan kiritilgan. Ushbu ixtirochining okulyarlari bugungi kunda ham ishlab chiqarilmoqda. Ularning yagona kamchiliklari - bu ko'rish maydonining kengligi etarli emas. Bundan tashqari, zamonaviy asboblar dizayni bilan solishtirganda, Gyuygens ko'zoynaklari ko'zlar uchun noqulay joyga ega.

Mikroskop tarixiga bunday qurilmalarni ishlab chiqaruvchi Anton Van Levenguk (1632-1723) alohida hissa qo'shgan. Aynan u biologlarning e'tiborini ushbu qurilmaga tortdi. Leeuvenguek bitta, lekin juda kuchli linzalar bilan jihozlangan kichik o'lchamli mahsulotlarni ishlab chiqardi. Bunday qurilmalardan foydalanish noqulay edi, lekin ular aralash mikroskoplarda mavjud bo'lgan tasvir nuqsonlarini ikki baravar oshirmadi. Ixtirochilar bu kamchilikni atigi 150 yildan keyin tuzatishga muvaffaq bo'lishdi. Optika rivojlanishi bilan birga kompozit qurilmalarda tasvir sifati yaxshilandi.

Mikroskoplarni takomillashtirish hozirgi kungacha davom etmoqda. Shunday qilib, 2006 yilda Biofizik kimyo institutida ishlaydigan nemis olimlari Mariano Bossi va Stefan Hell yangi optik mikroskopni yaratdilar. 10 nm o'lchamli ob'ektlarni va uch o'lchovli yuqori sifatli 3D tasvirlarni kuzatish qobiliyati tufayli qurilma nanoskop deb nomlandi.

Mikroskoplarning tasnifi

Hozirgi vaqtda kichik ob'ektlarni tekshirish uchun mo'ljallangan turli xil asboblar mavjud. Ularning guruhlanishi turli parametrlarga asoslanadi. Bu mikroskopning maqsadi yoki qabul qilingan yoritish usuli, optik dizayn uchun ishlatiladigan struktura va boshqalar bo'lishi mumkin.

Ammo, qoida tariqasida, mikroskoplarning asosiy turlari ushbu tizim yordamida ko'rish mumkin bo'lgan mikrozarrachalarning ruxsatiga ko'ra tasniflanadi. Ushbu bo'limga ko'ra, mikroskoplar:
- optik (yorug'lik);
- elektron;
- rentgen;
- skanerlash zondlari.

Eng ko'p ishlatiladigan mikroskoplar yorug'lik turidir. Optika do'konlarida ularning keng tanlovi mavjud. Bunday qurilmalar yordamida muayyan ob'ektni o'rganishning asosiy vazifalari hal qilinadi. Boshqa barcha turdagi mikroskoplar ixtisoslashgan deb tasniflanadi. Ular odatda laboratoriya sharoitida qo'llaniladi.

Yuqoridagi turdagi qurilmalarning har biri u yoki bu sohada qo'llaniladigan o'z kichik turlariga ega. Bundan tashqari, bugungi kunda boshlang'ich darajadagi tizim bo'lgan maktab mikroskopini (yoki o'quv) sotib olish mumkin. Iste'molchilarga professional qurilmalar ham taklif etiladi.

Ilova

Mikroskop nima uchun? Inson ko'zi maxsus biologik optik tizim bo'lib, ma'lum bir piksellar soniga ega. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, kuzatilgan ob'ektlar orasidagi eng kichik masofa mavjud bo'lsa, ular hali ham farqlanishi mumkin. Oddiy ko'z uchun bu ruxsat 0,176 mm ichida. Ammo ko'pchilik hayvon va o'simlik hujayralarining o'lchamlari, mikroorganizmlar, kristallar, qotishmalarning mikro tuzilishi, metallar va boshqalar bu qiymatdan ancha kichikdir. Bunday ob'ektlarni qanday o'rganish va kuzatish mumkin? Bu erda odamlarga turli xil mikroskoplar yordamga keladi. Masalan, optik qurilmalar elementlar orasidagi masofa kamida 0,20 mikron bo'lgan tuzilmalarni ajratish imkonini beradi.

Mikroskop qanday ishlaydi?

Inson ko'zi mikroskopik ob'ektlarni ko'rishi mumkin bo'lgan qurilma ikkita asosiy elementga ega. Ular linzalar va ko'zoynaklardir. Mikroskopning bu qismlari metall asosda joylashgan harakatlanuvchi trubkaga o'rnatiladi. Unda ob'ektlar jadvali ham mavjud.

Mikroskoplarning zamonaviy turlari odatda yoritish tizimi bilan jihozlangan. Bu, xususan, iris diafragmasi bo'lgan kondanserdir. Kattalashtiruvchi qurilmalarning majburiy to'plami aniqlikni sozlash uchun ishlatiladigan mikro va makro vintlarni o'z ichiga oladi. Mikroskoplarning konstruktsiyasi shuningdek, kondensatorning holatini nazorat qiluvchi tizimni ham o'z ichiga oladi.

Ixtisoslashgan, murakkabroq mikroskoplarda ko'pincha boshqa qo'shimcha tizimlar va qurilmalar qo'llaniladi.

Linzalar

Men mikroskopni tasvirlashni uning asosiy qismlaridan biri, ya'ni linzalari haqidagi hikoyadan boshlamoqchiman. Ular tasvir tekisligida ko'rib chiqilayotgan ob'ektning hajmini oshiradigan murakkab optik tizimdir. Linzalarning dizayni nafaqat bitta, balki bir-biriga yopishtirilgan ikki yoki uchta linzalarning butun tizimini o'z ichiga oladi.

Bunday optik-mexanik dizaynning murakkabligi u yoki bu qurilma tomonidan hal qilinishi kerak bo'lgan vazifalar doirasiga bog'liq. Misol uchun, eng murakkab mikroskopda o'n to'rttagacha linzalar mavjud.

Ob'ektiv old qismdan va undan keyingi tizimlardan iborat. Kerakli sifatli tasvirni yaratish, shuningdek, ish holatini aniqlash uchun nima asos bo'ladi? Bu old linza yoki ularning tizimi. Ob'ektivning keyingi qismlari kerakli kattalashtirish, fokus uzunligi va tasvir sifatini ta'minlash uchun zarur. Biroq, bunday funktsiyalar faqat oldingi linzalar bilan birgalikda mumkin. Shuni ham ta'kidlash kerakki, keyingi qismning dizayni trubaning uzunligiga va qurilmaning linzalari balandligiga ta'sir qiladi.

Ko'zoynaklar

Mikroskopning bu qismlari kuzatuvchining ko'zining to'r pardasi yuzasida kerakli mikroskopik tasvirni yaratish uchun mo'ljallangan optik tizimdir. Ko'zoynaklar ikkita linzalar guruhini o'z ichiga oladi. Tadqiqotchining ko'ziga eng yaqin joylashgani ko'z, eng uzoqi esa dala deb ataladi (uning yordami bilan linzalar o'rganilayotgan ob'ektning tasvirini yaratadi).

Yoritish tizimi

Mikroskop diafragma, nometall va linzalarning murakkab dizayniga ega. Uning yordami bilan o'rganilayotgan ob'ektning bir xil yoritilishi ta'minlanadi. Birinchi mikroskoplarda bu vazifa bajarilgan.Optik asboblar takomillashgani sari avval tekis, keyin esa botiq oynalardan foydalana boshlagan.

Bunday oddiy detallar yordamida quyosh yoki chiroq nurlari tadqiqot ob'ektiga yo'naltirilgan. Zamonaviy mikroskoplarda u yanada rivojlangan. U kondensator va kollektordan iborat.

Mavzu jadvali

Tekshiruvni talab qiladigan mikroskopik preparatlar tekis yuzaga joylashtiriladi. Bu ob'ektlar jadvali. Har xil turdagi mikroskoplar o'rganilayotgan ob'ekt kuzatuvchiga gorizontal, vertikal yoki ma'lum bir burchak ostida aylantiriladigan tarzda yaratilgan bu sirtga ega bo'lishi mumkin.

Ishlash printsipi

Birinchi optik qurilmada linzalar tizimi mikro-ob'ektlarning teskari tasvirini berdi. Bu moddaning tuzilishini va o'rganilishi kerak bo'lgan eng kichik detallarni aniqlash imkonini berdi. Bugungi kunda yorug'lik mikroskopining ishlash printsipi sindiruvchi teleskopning ishiga o'xshaydi. Ushbu qurilmada yorug'lik shisha qismidan o'tayotganda sinadi.

Zamonaviy yorug'lik mikroskoplari qanday kattalashtiradi? Yorug'lik nurlarining nurlari qurilmaga kirgandan so'ng, ular parallel oqimga aylanadi. Shundagina okulyarda yorug'likning sinishi sodir bo'ladi, buning natijasida mikroskopik jismlarning tasviri kattalashadi. Keyinchalik, bu ma'lumot uning ichidagi kuzatuvchi uchun zarur bo'lgan shaklda keladi

Yorug'lik mikroskoplarining kichik turlari

Zamonaviylar quyidagilarga bo'linadi:

1. Tadqiqot, ish va maktab mikroskoplari uchun murakkablik sinfi bo'yicha.
2. Qo'llash sohasi bo'yicha: jarrohlik, biologik va texnik.
3. Mikroskopiya turlari bo'yicha: aks ettirilgan va o'tadigan yorug'lik, fazali aloqa, lyuminestsent va qutblanish qurilmalari.
4. Yorug'lik oqimi yo'nalishi bo'yicha teskari va to'g'ridan-to'g'ri.

Elektron mikroskoplar

Vaqt o'tishi bilan mikroskopik ob'ektlarni tekshirish uchun mo'ljallangan qurilma tobora takomillashib bordi. Bunday turdagi mikroskoplar paydo bo'ldi, ularda yorug'likning sinishidan qat'iy nazar, butunlay boshqacha ishlash printsipi qo'llaniladi. Eng yangi turdagi qurilmalardan foydalanish jarayonida elektronlar ishtirok etdi. Bunday tizimlar materiyaning alohida qismlarini shunchalik kichik ko'rish imkonini beradiki, ular atrofida yorug'lik nurlari shunchaki oqadi.

Elektron mikroskop nima uchun ishlatiladi? U hujayralar tuzilishini molekulyar va hujayra osti darajasida o'rganish uchun ishlatiladi. Shunga o'xshash qurilmalar viruslarni o'rganish uchun ham ishlatiladi.

Elektron mikroskoplar qurilmasi

Mikroskopik ob'ektlarni ko'rish uchun eng so'nggi asboblarning ishlashi asosida nima yotadi? Elektron mikroskop yorug'lik mikroskopidan nimasi bilan farq qiladi? Ular orasida o'xshashliklar bormi?

Elektron mikroskopning ishlash printsipi elektr va magnit maydonlarining xususiyatlariga asoslanadi. Ularning aylanish simmetriyasi elektron nurlarga diqqatni qaratuvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shunga asoslanib, biz savolga javob berishimiz mumkin: "Elektron mikroskop yorug'lik mikroskopidan qanday farq qiladi?" U, optik qurilmadan farqli o'laroq, linzalarga ega emas. Ularning rolini to'g'ri hisoblangan magnit va elektr maydonlari o'ynaydi. Ular oqim o'tadigan bobinlarning burilishlari bilan yaratiladi. Bunday holda, bunday maydonlar xuddi shunday harakat qiladi.Tok kuchayganda yoki kamayganda, qurilmaning fokus masofasi o'zgaradi.

O'chirish sxemasiga kelsak, elektron mikroskop uchun u yorug'lik moslamasiga o'xshaydi. Faqatgina farq shundaki, optik elementlar o'xshash elektr bilan almashtiriladi.

Elektron mikroskoplarda ob'ektni kattalashtirish o'rganilayotgan ob'ektdan o'tadigan yorug'lik nurining sinishi jarayoni tufayli sodir bo'ladi. Turli burchaklarda nurlar ob'ektiv linzalarning tekisligiga kiradi, bu erda namunaning birinchi kattalashishi sodir bo'ladi. Keyinchalik, elektronlar oraliq linzaga o'tadi. Unda ob'ekt hajmining o'sishida silliq o'zgarish mavjud. O'rganilayotgan materialning yakuniy tasviri proyeksiya linzalari tomonidan ishlab chiqariladi. Undan tasvir lyuminestsent ekranga tushadi.

Elektron mikroskoplarning turlari

Zamonaviy turlarga quyidagilar kiradi:

1. TEM yoki transmissiya elektron mikroskopi. Ushbu o'rnatishda qalinligi 0,1 mikrongacha bo'lgan juda nozik ob'ektning tasviri elektron nurning o'rganilayotgan modda bilan o'zaro ta'siri va keyinchalik uni linzada joylashgan magnit linzalar orqali kattalashtirish natijasida hosil bo'ladi.
2. SEM yoki skanerlash elektron mikroskop. Bunday qurilma ob'ekt yuzasining bir necha nanometr tartibida yuqori aniqlikdagi tasvirini olish imkonini beradi. Qo'shimcha usullarni qo'llashda bunday mikroskop yaqin atrofdagi qatlamlarning kimyoviy tarkibini aniqlashga yordam beradigan ma'lumot beradi.
3. Tunnel skanerlash elektron mikroskopi yoki STM. Ushbu qurilma yordamida yuqori fazoviy o'lchamlari bo'lgan Supero'tkazuvchilar sirtlarning relefi o'lchanadi. STM bilan ishlash jarayonida o'rganilayotgan ob'ektga o'tkir metall igna keltiriladi. Bunday holda, faqat bir necha angstrom masofasi saqlanadi. Keyinchalik, ignaga kichik potentsial qo'llaniladi, natijada tunnel oqimi paydo bo'ladi. Bunday holda, kuzatuvchi o'rganilayotgan ob'ektning uch o'lchovli tasvirini oladi.

"Leevenguk" mikroskoplari

2002 yilda Amerikada optik asboblar ishlab chiqaruvchi yangi kompaniya paydo bo'ldi. Uning assortimenti mikroskoplar, teleskoplar va durbinlarni o'z ichiga oladi. Bu qurilmalarning barchasi yuqori tasvir sifati bilan ajralib turadi.

Kompaniyaning bosh ofisi va rivojlanish bo'limi AQShda, Fremondda (Kaliforniya) joylashgan. Ammo ishlab chiqarish quvvatlariga kelsak, ular Xitoyda joylashgan. Bularning barchasi tufayli kompaniya bozorga ilg‘or va sifatli mahsulotlarni hamyonbop narxda yetkazib bermoqda.

Sizga mikroskop kerakmi? Levenhuk kerakli variantni taklif qiladi. Kompaniyaning optik jihozlari assortimenti o'rganilayotgan ob'ektni kattalashtirish uchun raqamli va biologik qurilmalarni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, xaridorga turli rangdagi dizaynerlik modellari taklif etiladi.

Levenhuk mikroskopi keng funksionallikka ega. Masalan, boshlang'ich darajadagi o'qitish moslamasi kompyuterga ulanishi mumkin va shuningdek, olib borilayotgan tadqiqotni video yozib olish imkoniyatiga ega. Levenhuk D2L modeli ushbu funksiya bilan jihozlangan.

Kompaniya turli darajadagi biologik mikroskoplarni taklif etadi. Ular orasida oddiyroq modellar va professionallar uchun mos bo'lgan yangi narsalar mavjud.

ELEKTRON MIKROSKOP- chuqur sharoitda yorug'lik nurlari o'rniga yuqori energiyaga (30-1000 keV va undan ortiq) tezlashtirilgan ob'ektning ko'paytirilgan (10 6 martagacha) kattalashtirilgan tasvirini kuzatish va suratga olish uchun qurilma. fizika. korpuskulyar-nur optikasi asoslari. qurilmalarga 1827, 1834-35 yillarda (elektron mikroskopiya paydo bo'lishidan deyarli yuz yil oldin) V. R. Gamilton tomonidan asos solingan bo'lib, u yorug'lik nurlarining optik jihatdan bir hil bo'lmagan muhitda o'tishi va kuch maydonlarida zarrachalarning traektoriyalari o'rtasidagi o'xshashlik mavjudligini aniqladi. . E. m.ni yaratishning maqsadga muvofiqligi 1924 yilda de Broyl toʻlqinlari haqidagi gipoteza ilgari surilgandan soʻng maʼlum boʻldi va texnik. zarur shart-sharoitlar H. Busch tomonidan yaratilgan bo'lib, u 1926 yilda ekssimetrik maydonlarning fokuslanish xususiyatlarini o'rganib chiqdi va magnit maydonni ishlab chiqdi. elektron linzalar. 1928 yilda M. Knoll va E. Ruska birinchi magnitni yaratishga kirishdilar. Transmissiya elektron mikroskopi (TEM) va uch yil o'tgach, elektron nurlar tomonidan yaratilgan ob'ektning tasvirini oldi. Keyingi yillarda skanerlash, yaʼni yupqa elektron nurning (zond) obʼyekt boʻylab bir nuqtadan nuqtaga ketma-ket harakatlanishi tamoyili asosida ishlaydigan birinchi rastr elektron mikroskop (SEM) qurildi. K ser. 1960-yillar SEMs yuqori texnologiyalarga erishdi. mukammallikka erishdi va shu vaqtdan boshlab fanda keng qo'llanila boshlandi. tadqiqot. PEMlar eng yuqori ko'rsatkichga ega rezolyutsiya, bu parametrda engil bo'lganlardan oshib ketadi mikroskoplar bir nechta ming marta. Qurilmaning ob'ektning ikkita maksimal yaqin joylashgan detallarini alohida tasvirlash qobiliyatini tavsiflovchi aniqlik chegarasi TEM uchun 0,15-0,3 HM ni tashkil qiladi, ya'ni u o'rganilayotgan ob'ektlarning atom va molekulyar tuzilishini kuzatish imkonini beradigan darajaga etadi. Bunday yuqori aniqliklarga elektronlarning juda qisqa to'lqin uzunligi tufayli erishiladi. E. m. linzalarida yorug'lik mikroskopidan farqli o'laroq, tuzatishning samarali usullari topilmagan aberatsiyalar mavjud (qarang. Elektron va ion optikasi).Shuning uchun TEMda mag. elektron linzalar(EL), bunda aberratsiyalar kichikroq bo'lib, elektrostatiklarni butunlay almashtirdi. Optimal diafragma (qarang. Diafragma elektron va ion optikasida) sferikni kamaytirish mumkin. ob'ektiv aberatsiyasiga ta'sir qiladi

E.M.ning oʻlchamlari boʻyicha Amaldagi TEMlarni uch guruhga boʻlish mumkin: yuqori aniqlikdagi E.M., soddalashtirilgan TEMlar va noyob ultra yuqori aniqlikdagi E.M.

Yuqori aniqlikdagi TEM(0,15-0,3 nm) - universal ko'p maqsadli qurilmalar. Ular yorug'lik va qorong'i maydondagi ob'ektlarning tasvirlarini kuzatish, ularning elektronografik tuzilishini o'rganish uchun ishlatiladi. usuli (qarang Elektronografiya), mahalliy miqdorlarni bajarish. energiya spektrometridan foydalanish. elektronlar va rentgen kristallarining yo'qolishi. va yarimo'tkazgich va spektroskopik olish. belgilangan energiyadan tashqari energiyaga ega elektronlarni filtrlaydigan filtr yordamida ob'ektlarning tasvirlari. oyna. Filtrdan o'tgan va tasvirni hosil qiluvchi elektronlarning energiya yo'qotishlari ob'ektda bitta kimyoviy moddaning mavjudligidan kelib chiqadi. element. Shu sababli, ushbu element mavjud bo'lgan hududlarning kontrasti ortadi. Oynani energiya bo'ylab harakatlantirish orqali. spektr turli xil taqsimotlarni oladi ob'ekt tarkibidagi elementlar. Filtr, shuningdek, elektron energiyasining tarqalishini va (natijada) xromatik aberatsiyani oshiradigan katta qalinlikdagi ob'ektlarni o'rganishda elektron mikroskopining ruxsatini oshirish uchun monoxromator sifatida ishlatiladi.

Qo'shimcha yordami bilan qurilmalar va qo'shimchalar, TEMda o'rganilayotgan ob'ekt optik linzalarga katta burchak ostida turli tekisliklarda egilishi mumkin. eksa, issiqlik, salqin, deformatsiya. Yuqori aniqlikdagi emitentlardagi elektron tezlashtiruvchi kuchlanish 100–400 kV ni tashkil qiladi, u bosqichma-bosqich tartibga solinadi va juda barqaror: 1–3 daqiqa ichida uning qiymatini (1–2) · 10 dan ortiq o'zgartirishga yo'l qo'yilmaydi. Dastlabki qiymatdan 6. Elektron nur bilan "yorilishi" mumkin bo'lgan ob'ektning qalinligi tezlashtiruvchi kuchlanishga bog'liq. 100 kilovoltlik elektromagnit to'lqinlarda qalinligi 1 metrdan bir necha metrgacha bo'lgan jismlar o'rganiladi. o'nlab nm.

Ta'riflangan turdagi TEM sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. 1. Uning elektron-optikligida vakuum tizimi (~10 -5 Pa gacha bosim) yordamida tizimda (ustun) chuqur vakuum hosil bo'ladi. Elektro-optik sxema. TEM tizimi rasmda ko'rsatilgan. 2. Manbasi termion katod bo'lgan elektronlar nuri hosil bo'ladi. elektron qurol va yuqori voltli tezlatgich va keyin birinchi va ikkinchi kondensatorlar tomonidan ikki marta qaratilgan bo'lib, ob'ektda kichik elektron "nuqta" hosil qiladi (sozlanganda, nuqta diametri 1 dan 20 mikrongacha o'zgarishi mumkin). Ob'ektdan o'tgandan so'ng, elektronlarning bir qismi tarqaladi va diafragma diafragma tomonidan kechiktiriladi. Tarqalmagan elektronlar diafragma orqali o'tadi va linza tomonidan oraliq elektron linzaning ob'ekt tekisligiga qaratilgan. Bu erda birinchi kattalashtirilgan tasvir hosil bo'ladi. Keyingi linzalar ikkinchi, uchinchi va hokazo tasvirni yaratadi. Oxirgi - proyeksiya - linza elektronlar ta'sirida porlab turadigan katodolyuminesans ekranda tasvirni hosil qiladi. Elektronlarning tarqalish darajasi va tabiati ob'ektning turli nuqtalarida bir xil emas, chunki qalinligi, tuzilishi va kimyoviy. ob'ektning tarkibi nuqtadan nuqtaga o'zgaradi. Shunga ko'ra, diafragma diafragmasidan o'tadigan elektronlar soni va natijada tasvirdagi oqim zichligi o'zgaradi. Ekranda yorug'lik kontrastiga aylanadigan amplitudali kontrast paydo bo'ladi. Yupqa narsalar bo'lsa, u ustunlik qiladi faza kontrasti, ob'ektda tarqalgan fazalarning o'zgarishi va tasvir tekisligiga aralashish natijasida yuzaga keladi. Emulsiya ekrani ostida fotoplastinkalari bo'lgan jurnal mavjud, suratga olishda ekran chiqariladi va elektronlar fotoemulsiya qatlamiga ta'sir qiladi. Rasm magnit maydonini o'zgartiradigan silliq oqim sozlamalari yordamida ob'ektiv linzalar tomonidan fokuslanadi. maydon. Boshqa elektron linzalarning oqimlari barcha linzalarning kattalashtirish mahsulotiga teng bo'lgan emitentning kattalashishini tartibga soladi. Yuqori kattalashtirishda ekranning yorqinligi etarli bo'lmaydi va tasvir yorqinlikni kuchaytirgich yordamida kuzatiladi. Tasvirni tahlil qilish uchun undagi ma'lumotlarni analogdan raqamliga o'tkazish va kompyuterda qayta ishlash amalga oshiriladi. Berilgan dastur bo'yicha takomillashtirilgan va qayta ishlangan tasvir kompyuter ekranida ko'rsatiladi va kerak bo'lganda xotira qurilmasiga kiritiladi.

Guruch. 1. Transmissiya elektron mikroskopi (PEM): 1 -tezlatgichli elektron qurol; 2-kondensatsiyabegona o'tlar linzalari; 3 -ob'ektiv ob'ektiv; 4 - proyeksiya linzalar; 5 -yorug'lik mikroskopi, qo'shimcha ravishda kattalashtirilganekranda kuzatilgan tasvirni o'qish; b-bukuzatish mumkin bo'lgan kuzatish oynalari bo'lgan boncuklartasvirni berish; 7 - yuqori kuchlanish kabeli; 8 - vakuum tizimi; 9 - boshqarish pulti; 10 - turish; 11 - yuqori kuchlanishli elektr ta'minoti qurilmasi; 12 - ob'ektiv quvvat manbai.

Guruch. 2. TEMning elektron-optik sxemasi: 1 -katod; 2 - fokusli silindr; 3 - tezlatgich; 4 - boshigavy (qisqa otish) kondensator yaratish elektron manbaning qisqargan tasviri; 5 - ikkinchi (uzoq fokusli) kondensator, qaysi manbaning kichraytirilgan tasvirini uzatadi har bir ob'ektga elektronlar; 6 - ob'ekt; 7 - diafragma diapazoniob'ektiv diafragma; 8 - linza; 9 , 10, 11 -tizim proektsion linzalar; 12 - katodolyuminessent ekran.

Soddalashtirilgan FEM ilmiy uchun mo'ljallangan yuqori aniqlikni talab qilmaydigan tadqiqotlar. Ular oldindan davolash uchun ham qo'llaniladi. ob'ektlarni ko'rish, muntazam ish va ta'lim maqsadlarida. Bu qurilmalar konstruksiyasi jihatidan sodda (bir kondanser, ob'ekt tasvirini kattalashtirish uchun 2-3 elektron linzalar), pastroq (60-100 kV) tezlashtiruvchi kuchlanish va yuqori kuchlanish va linza oqimlarining barqarorligi past. Ularning ruxsati 0,5-0,7 nm.

Ultra yuqori kuchlanishli E. m . (SVEM) - 1 dan 3,5 MB gacha tezlashtiruvchi kuchlanishli qurilmalar - balandligi 5 dan 15 m gacha bo'lgan katta o'lchamli konstruktsiyalar Ular maxsus jihozlar bilan jihozlangan. SVEM majmuasining ajralmas qismi bo'lgan binolarni yoki alohida binolarni qurish. Birinchi SVEMlar katta (1-10 mikron) qalinlikdagi ob'ektlarni o'rganish uchun mo'ljallangan bo'lib, ular massiv qattiq jismning xususiyatlarini saqlab qolgan. Xromatikning kuchli ta'siri tufayli aberratsiyalar, bunday E. m.ning ruxsati kamayadi. Biroq, 100 kilovoltlik elektron mikroskoplar bilan solishtirganda, ultrabinafsha elektron mikroskopidagi qalin jismlarning tasvirlarining aniqligi 10-20 baravar yuqori. SVEMdagi elektronlarning energiyasi kattaroq bo'lgani uchun ularning to'lqin uzunligi yuqori aniqlikdagi TEMga qaraganda qisqaroq. Shuning uchun, murakkab texnikni hal qilgandan so'ng muammolar (bu o'n yildan ortiq davom etdi) va yuqori tebranish qarshiligini, ishonchli tebranish izolyatsiyasini va etarli mexanikani amalga oshirish va elektr UVEMda barqarorlikka shaffof elektron mikroskopiya uchun eng yuqori ruxsatda (0,13-0,17 nm) erishildi, bu esa atom tuzilmalari tasvirlarini suratga olish imkonini berdi. Biroq, sharsimon Ob'ektivning aberatsiyasi va defokus o'ta aniqlikda olingan tasvirlarni buzadi va ishonchli ma'lumot olishga xalaqit beradi. Ushbu axborot to'sig'i dif tomonidan olingan fokusli tasvirlar seriyasi yordamida engib o'tiladi. linzalarni fokuslash. Bunga parallel ravishda, xuddi shu defokuslash uchun, o'rganilayotgan atom tuzilishining kompyuter simulyatsiyasi amalga oshiriladi. Fokusli seriyalarni model tasvirlar seriyasi bilan taqqoslash ultrabinafsha elektron mikroskop yordamida olingan atom tuzilmalarining mikrografiyalarini o'ta aniqlik bilan ochishga yordam beradi. Shaklda. 3-rasmda maxsus joylashgan SVEM diagrammasi ko'rsatilgan bino. Asosiy Qurilmaning tarkibiy qismlari platforma yordamida yagona kompleksga birlashtirilgan, uning qirralari to'rtta zanjir va amortizatorli kamonlarda shiftdan osilgan. Platformaning tepasida 3-5 atm bosim ostida elektr izolyatsion gaz bilan to'ldirilgan ikkita tank mavjud. Ularning birida yuqori voltli generator, ikkinchisida esa elektrostatik generator o'rnatilgan. elektron qurolli elektron tezlatgich. Ikkala tank ham quvur orqali ulanadi, bu orqali generatordan yuqori kuchlanish tezlatgichga uzatiladi. Elektron-optik blok pastdan tezlatgich bilan tankga ulashgan. binoning pastki qismida joylashgan, rentgen nurlaridan shift bilan himoyalangan ustun. tezlatgichda hosil bo'lgan radiatsiya. Ro'yxatdagi barcha tugunlar jismoniy xususiyatlarga ega bo'lgan qattiq tuzilmani hosil qiladi. katta (7 s gacha) davriga ega mayatnik. , ular suyuqlik amortizatorlari bilan namlanadi. Sarkaçli suspenziya tizimi SVEMni tashqi tomondan samarali izolyatsiya qilishni ta'minlaydi. tebranishlar Qurilma ustun yaqinida joylashgan masofadan boshqarish pultidan boshqariladi. Ob'ektivlar, ustunlar va qurilmaning boshqa tarkibiy qismlarining dizayni mos keladigan FEM qurilmalariga o'xshaydi va ulardan kattaroq o'lchamlari va og'irligi bilan farq qiladi.

Guruch. 3. Ultra yuqori kuchlanishli elektron mikroskop (SVEM): 1-vibratsiyani izolyatsiya qiluvchi platforma; 2 zanjirli, platforma osilgan; 3 - zarbani yutuvchi buloqlar; Generatorni o'z ichiga olgan 4-tanklaryuqori kuchlanish va elektron bilan elektron tezlatgichNuh quroli; 5-elektron-optik ustun; 6- SVEM binosini yuqori va yuqori qismga ajratuvchi ship pastki zallar va ishlaydigan xodimlarni himoya qilish pastki zal, rentgen nurlaridan; 7 - masofadan boshqarish pulti mikroskop nazorati.

Raster E. m. (SEM) termion qurol bilan - eng keng tarqalgan qurilma turi elektron mikroskop. Ular volfram va geksaborid-lantan termal katodlaridan foydalanadilar. SEM o'lchamlari qurolning elektron yorqinligiga bog'liq va ko'rib chiqilayotgan sinfdagi qurilmalarda 5-10 nm. Tezlashtiruvchi kuchlanish 1 dan 30-50 kV gacha sozlanishi. SEM qurilmasi rasmda ko'rsatilgan. 4. Ikki yoki uchta elektron linzalar yordamida tor elektron prob namuna yuzasiga qaratilgan. Magn. burilish bobinlari probni ob'ektning ma'lum bir maydoniga o'rnatadi. Probning elektronlari ob'ekt bilan o'zaro ta'sirlashganda, bir necha turdagi nurlanish paydo bo'ladi (5-rasm): ikkilamchi va aks ettirilgan elektronlar; Auger elektronlari; rentgen nurlari bremsstrahlung va xarakterli nurlanish (qarang Xarakterli spektr); yorug'lik nurlanishi va boshqalar. Ob'ektdan o'tadigan (agar u nozik bo'lsa) va ob'ektda so'rilgan elektronlarning har qanday nurlanish, oqimlari, shuningdek ob'ektda induktsiya qilingan kuchlanish ushbu nurlanishlarni aylantiruvchi tegishli detektorlar tomonidan qayd etilishi mumkin; elektr tokiga oqimlar va kuchlanishlar. signallar, kuchaytirilgandan so'ng, katod nurlari trubkasiga (CRT) beriladi va uning nurini modulyatsiya qiladi. CRT nurini skanerlash SEMda elektron zondni skanerlash bilan sinxron ravishda amalga oshiriladi va CRT ekranida ob'ektning kattalashtirilgan tasviri kuzatiladi. Kattalashtirish CRT ekranidagi ramka o'lchamining ob'ektning skanerlangan yuzasidagi mos o'lchamga nisbatiga teng. Rasm to'g'ridan-to'g'ri CRT ekranidan suratga olinadi. Asosiy SEM ning afzalligi - turli signallar yordamida tasvirlarni kuzatish qobiliyati tufayli qurilmaning yuqori ma'lumotlar tarkibi. detektorlar. SEM yordamida siz mikrorelefni, kimyoviy moddalarning tarqalishini o'rganishingiz mumkin. ob'ekt uchun kompozitsiya, p-n-o'tish, rentgen nurlarini hosil qiladi. spektral tahlil va boshqalar SEMlar texnologiyada keng qo'llaniladi. jarayonlar (elektron litografik texnologiyalarda monitoring, mikrosxemalardagi nuqsonlarni tekshirish va aniqlash, mikromahsulotlar metrologiyasi va boshqalar).

Guruch. 4. Skanerli elektron mikroskopning sxemasi (REM): 1 -elektron qurol izolyatori; 2 -V-tasvirtermal katod; 3 -fokusli elektrod; 4 - anod; 5 - kondensator linzalari; 6 - diafragma; 7 - ikki darajali burilish tizimi; 8 -linza; 9 -linza diafragmasi; 10 - ob'ekt; 11 -ikkilamchi elektron detektori; 12 -kristallik spektrometr; 13 -proportsional hisoblagich; 14 - oldingi kuchaytirgich; 15 - kuchaytirish bloki; 16, 17 - ro'yxatga olish uchun uskunalar rentgen nurlanishi; 18 - kuchaytirish bloki; 19 - kattalashtirishni boshqarish bloki; 20, 21 - bloklar yonadizonal va vertikal skanerlash; 22, 23 -elektaxt nurlari quvurlari.

Guruch. 5. Ob'ekt haqidagi ma'lumotlarni ro'yxatga olish sxemasi, SEMda olingan; 1-birlamchi elektron nur; 2-ikkilamchi elektron detektori; 3 - ijara detektorigen radiatsiyasi; 4-aks ettiruvchi elektron detektorironov; 5-Auger elektron detektori; 6-detektorli yorug'liktijorat radiatsiyasi; 7 - uzatiladigan elektrodlarning detektoriyangi; 8 - o'tayotgan oqimni yozish uchun sxema elektron ob'ekt; Joriy yozish uchun 9-sxema ob'ektda so'rilgan elektronlar; Qayta ishlash uchun 10-sxemaob'ektda induktsiya qilingan elektr energiyasini ro'yxatga olish salohiyat.

SEM ning yuqori aniqligiga ikkilamchi elektronlar yordamida tasvirni shakllantirish orqali erishiladi. Bu elektronlar chiqadigan zonaning diametriga teskari bog'liqdir. Zonaning o'lchami probning diametriga, ob'ektning xususiyatlariga, birlamchi nurning elektronlarining tezligiga va boshqalarga bog'liq. Birlamchi elektronlarning katta kirish chuqurligi bilan, barcha yo'nalishlarda rivojlanayotgan ikkilamchi jarayonlar diametrini oshiradi. zona va o'lchamlari pasayadi. Ikkilamchi elektron detektori quyidagilardan iborat fotoko'paytiruvchi trubka(PMT) va elektron-foton konvertori, asosiy. uning elementi sintilatordir. Sintilatorning miltillashi soni ob'ektning ma'lum bir nuqtasida chiqarilgan ikkilamchi elektronlar soniga proportsionaldir. PMT va video kuchaytirgichda kuchaytirilgandan so'ng, signal CRT nurlari tomonidan modulyatsiya qilinadi. Signalning kattaligi namunaning topografiyasiga, mahalliy elektr oqimlarining mavjudligiga bog'liq. va mag. mikromaydonlar, koeffitsient qiymatlari. ikkilamchi elektron emissiyasi, bu esa, o'z navbatida, kimyoviy bog'liq. ma'lum bir nuqtada namunaning tarkibi.

Yoritilgan elektronlar yarimo'tkazgichli detektor tomonidan ushlanadi p - n bilan- o'tish. Tasvirning kontrasti koeffitsientning bog'liqligi bilan belgilanadi. ob'ektning ma'lum bir nuqtasida birlamchi nurning tushish burchagidan va nuqtadan ko'zgu. moddalar raqamlari. "Ko'zgu elektronlari" da olingan tasvirning o'lchamlari ikkilamchi elektronlar yordamida olinganidan pastroq (ba'zan kattalik tartibida). Elektronlar parvozining to'g'riligi tufayli bo'lim haqida ma'lumot. ob'ektning detektorga to'g'ridan-to'g'ri yo'l bo'lmagan joylari yo'qoladi (soyalar paydo bo'ladi). Axborotning yo'qolishini bartaraf etish, shuningdek, namunaning relyefining tasvirini shakllantirish uchun kesma uning elementar tarkibiga ta'sir qilmaydi va aksincha, kimyoviy moddalarning tarqalishining rasmini hosil qiladi. Topografiyasi ta'sir qilmaydigan ob'ektdagi elementlarga SEM bir nechta detektor tizimidan foydalanadi. ob'ekt atrofida joylashgan detektorlar, ularning signallari bir-biridan ayiriladi yoki yig'iladi va natijada olingan signal kuchaytirilgandan so'ng CRT modulatoriga beriladi.

rentgen nurlari xarakterli radiatsiya kristalli qayd qilinadi. (to'lqin-dispersiv) yoki yarim o'tkazgichli (energiya dispersiv) spektrometrlar, ular bir-birini to'ldiradi. Birinchi holda, rentgen nurlari. radiatsiya, spektrometr kristali tomonidan aks ettirilgandan so'ng, gazga kiradi proportsional hisoblagich, ikkinchisida - rentgen nurlari. Litiy qo'shilgan kremniy yoki germaniydan tayyorlangan yarimo'tkazgich sovutilgan (shovqinni kamaytirish uchun) detektordagi kvant signallarni qo'zg'atadi. Kuchaytirilgandan so'ng, spektrometr signallari CRT modulyatoriga berilishi mumkin va uning ekranida ma'lum bir kimyoviy moddaning taqsimoti tasviri paydo bo'ladi. ob'ekt yuzasi bo'ylab element.

Rentgen nurlari bilan jihozlangan SEMda. spektrometrlar mahalliy miqdorlarni ishlab chiqaradi. tahlil: rentgen nurlari bilan qo'zg'atilgan impulslar soni qayd etiladi. elektron prob to'xtatilgan hududdan kvant. Kristalli. spektrometr turli xil analizator kristallari to'plamidan foydalangan holda. tekisliklararo masofalar (qarang Bragg-Vulf holati)yuqori spektr bilan diskriminatsiya qiladi. xarakterli rezolyutsiya to'lqin uzunligi bo'yicha spektr, Be dan U gacha bo'lgan elementlar oralig'ini qamrab oladi. Yarimo'tkazgich spektrometri rentgen nurlarini ajratadi. kvantlarni energiyalari bo'yicha va bir vaqtning o'zida B (yoki C) dan U gacha bo'lgan barcha elementlarni qayd qiladi. Uning spektral o'lchamlari kristallilardan past. spektrometr, lekin yuqori sezuvchanlik. Boshqa afzalliklar mavjud: ma'lumotni tez yetkazib berish, oddiy dizayn, yuqori ishlash ko'rsatkichlari.

Raster Auger-E. m. (ROEM) qurilmalari, ularda elektron zondni skanerlashda 0,1-2 nm dan oshmaydigan ob'ekt chuqurligidan Auger elektronlari aniqlanadi. Ushbu chuqurlikda Auger elektronlarining chiqish zonasi oshmaydi (ikkilamchi emissiya elektronlaridan farqli o'laroq) va qurilmaning o'lchamlari faqat probning diametriga bog'liq. Qurilma o'ta yuqori vakuumda (10 -7 -10 -8 Pa) ishlaydi. Uning tezlashtiruvchi kuchlanishi taxminan. 10 kV. Shaklda. 6 ROEM qurilmasini ko'rsatadi. Elektron qurol Schottky rejimida ishlaydigan geksaborid-lantan yoki volfram termal katodidan va uch elektrodli elektrostatikdan iborat. linzalar. Elektron prob ushbu linza va magnit tomonidan qaratilgan. ob'ekt fokus tekisligida joylashgan linza. Auger elektronlari silindrsimon yordamida yig'iladi. oyna energiya analizatori, uning ichki elektrodi linza tanasini qoplaydi va tashqi elektrod ob'ektga ulashgan. Auger elektronlarini energiya bo'yicha ajratuvchi analizator yordamida kimyoviy taqsimot o'rganiladi. submikron o'lchamlari bilan ob'ektning sirt qatlamidagi elementlar. Chuqur qatlamlarni o'rganish uchun qurilma ionli tabanca bilan jihozlangan bo'lib, u ob'ektning yuqori qatlamlarini ionli nurlanish usuli yordamida olib tashlash uchun ishlatiladi.

Guruch. b. Skanerli Auger elektron mikroskopining sxemasi(ROEM): 1 - ion nasosi; 2 - katod; 3 - uch elektrodli elektrostatik linzalar; 4 kanalli detektor; 5 diafragma linzalari; 6 qavatli elektron probni skanerlash uchun burilish tizimi; 7-linzali; 8- tashqi silindrsimon elektrod oyna analizatori; 9-ob'ekt.

Dala emissiya quroli bilan SEM yuqori aniqlikka ega (2-3 nm gacha). Dala emissiya quroli uchi shaklidagi katoddan foydalanadi, uning tepasida kuchli elektr toki urishi sodir bo'ladi. katoddan elektronlarni olib tashlaydigan maydon ( avtoelektron emissiya). Dala emissiyasi katodli qurolning elektron yorqinligi termion katodli qurolning yorqinligidan 10 3 -10 4 baravar yuqori. Shunga ko'ra, elektron prob oqimi ortadi. Shuning uchun, dala emissiya quroliga ega SEMda sekin skanerlash bilan birga tez skanerlash amalga oshiriladi va piksellar sonini oshirish uchun probning diametri kamayadi. Biroq, dala emissiya katodi faqat o'ta yuqori vakuumda (10 -7 -10 -9 Pa) barqaror ishlaydi, bu esa bunday SEMlarni loyihalash va ishlatishni murakkablashtiradi.

Shaffof rastr E. m. (STEM) TEM bilan bir xil yuqori aniqlikka ega. Ushbu qurilmalar ultra yuqori vakuum sharoitida (10 -8 Pa gacha) ishlaydigan, kichik diametrli probda (0,2-0,3 nm) etarli oqimni ta'minlaydigan dala emissiya qurollaridan foydalanadi. Probning diametri ikkita magnit bilan kamayadi. linzalar (7-rasm). Ob'ekt ostida detektorlar mavjud - markaziy va halqa. Birinchisi tarqalmagan elektronlarni oladi va mos keladigan signallarni o'zgartirib, kuchaytirgandan so'ng CRT ekranida yorqin maydon tasviri paydo bo'ladi. Ring detektori tarqoq elektronlarni to'playdi va qorong'u maydon tasvirini yaratadi. STEMda TEMga qaraganda qalinroq ob'ektlarni o'rganish mumkin, chunki qalinligi bo'lgan noelastik tarqalgan elektronlar sonining ko'payishi ruxsatga ta'sir qilmaydi (ob'ektdan keyin tasvirni shakllantirish uchun elektron optikasi yo'q). Energiya analizatori yordamida ob'ektdan o'tadigan elektronlar elastik va elastik bo'lmagan sochilgan nurlarga bo'linadi. Har bir nur o'z detektoriga uriladi va CRTda qo'shimcha tasvirlarni o'z ichiga olgan tegishli tasvirlar kuzatiladi. ob'ektning elementar tarkibi haqida ma'lumot. STEM-da yuqori aniqlikka sekin skanerlash orqali erishiladi, chunki diametri atigi 0,2-0,3 nm bo'lgan zondda oqim kichikdir. PREMlar elektron mikroskopda ishlatiladigan barcha analitik qurilmalar bilan jihozlangan. ob'ektlarni, xususan, energiya spektrometrlarini tadqiq qilish. elektron yo'qotishlar, rentgen nurlari spektrometrlar, uzatilgan, orqaga tarqalgan va ikkilamchi elektronlarni aniqlash uchun murakkab tizimlar, har xil tarqalgan elektronlar guruhlarini ajratib ko'rsatish. turli burchakka ega bo'lgan burchaklar energiya va boshqalar. Qurilmalar kiruvchi axborotni kompleks qayta ishlash uchun kompyuter bilan jihozlangan.

Guruch. 7. Shaffof rastrning sxematik diagrammasiyangi elektron mikroskop (STEM): 1-autoemision katod; 2-oraliq anod; 3- anod; 4- "yoritkich" diafragma; 5-magnit optikasi; 6-ikkielektron skanerlash uchun bosqichli burilish tiziminogo zond; 7-magnit optikasi; 8 - diafragma ob'ektiv diafragma; 9 - ob'ekt; 10 - burilish tizimi; 11 - tarqoq elektronlarning halqali detektori; 12 - tarqalmagan elektronlar detektori (qachon olib tashlanadi magnit spektrometrning ishlashi); 13 - magnit spektrometr; Tanlash uchun 14-burilish tizimi turli energiya yo'qotishlari bo'lgan elektronlar; 15 - uyasi spektrometr; 16-detektorli spektrometr; VE - ikkinchi darajaliny elektronlar; hv- rentgen nurlanishi.

Emissiya E. m. elektr magnitlarining ta'siri ostida qizdirilganda, elektronlarning birlamchi nurlari bilan bombardimon qilinganda, ob'ektning o'zi tomonidan chiqariladigan elektronlar bilan ob'ektning tasvirini yaratish. radiatsiya va kuchli elektr toki qo'llanilganda. ob'ektdan elektronlarni olib tashlaydigan maydon. Ushbu qurilmalar odatda tor maqsadga ega (qarang. Elektron proyektor).

Oyna E. m. ch sifatida xizmat qiladi. arr. elektrostatikni vizualizatsiya qilish uchun "potentsial relyeflar" va magnit ob'ekt yuzasidagi mikromaydonlar. Asosiy elektron-optik qurilma elementi hisoblanadi elektron oyna, va elektrodlardan biri ob'ektning o'zi bo'lib, u engil salbiy bosim ostida. qurol katodiga nisbatan potentsial. Elektron nur elektron oynaga yo'naltiriladi va ob'ekt yuzasiga bevosita yaqin joylashgan maydon tomonidan aks ettiriladi. Ko'zgu ekranda "aks ettirilgan nurlarda" tasvirni hosil qiladi: ob'ekt yuzasiga yaqin joylashgan mikromaydonlar aks ettirilgan nurlarning elektronlarini qayta taqsimlaydi va bu mikromaydonlarni ingl.

E. m.ning rivojlanish istiqbollari. Ko‘p yillardan buyon amalga oshirilayotgan olingan ma’lumotlar hajmini oshirish maqsadida elektron hisoblagichlarni takomillashtirish kelgusida ham davom ettirilib, asboblar parametrlarini yaxshilash, eng avvalo, o‘lchamlarini oshirish asosiy vazifa bo‘lib qoladi. Elektron-optik qurilmalarni yaratish ustida ishlash. kichik aberratsiyalari bo'lgan tizimlar hali emitentlarning rezolyutsiyasining haqiqiy o'sishiga olib kelmagan.Bu aksimetrik bo'lmagan aberatsiyani to'g'rilash tizimlariga, kriogen optika va tuzatuvchi bo'shliqlarga ega linzalarga tegishli. eksenel mintaqada va hokazo.Bu yo‘nalishlarda izlanish va izlanishlar olib borilmoqda. Elektron golografik tasvirlarni yaratish bo'yicha qidiruv ishlari davom etmoqda. tizimlar, shu jumladan linzalarning chastota-kontrast xususiyatlarini tuzatuvchi tizimlar. Elektrostatikni miniatyuralashtirish mikro- va nanotexnologiya yutuqlaridan foydalanadigan linzalar va tizimlar ham past aberatsiyali elektron optikani yaratish muammosini hal qilishga yordam beradi.

Lit.: Amaliy skanerlash elektron mikroskopi, ed. D. Gouldshteyn, X. Yakovits, trans. ingliz tilidan, M., 1978; Spence D., Eksperimental yuqori aniqlikdagi elektron mikroskop, trans. ingliz tilidan, M., 1986; Stoyanov P. A., SVEM-1 elektron mikroskopi, "SSSR Fanlar Akademiyasining Izvestiya, ser. fizika.", 1988 yil, 52-son, 7-bet. 1429; Hawks P., Kasper E., Elektron optikasi asoslari, trans. ingliz tilidan, t. 1-2, M., 1993; Oechsner H., Skanerli burg'u mikroskopi, Le Vide, les Couches Minces, 1994, t. 50, № 271, b. 141; MakMullan D., Skanerli elektron mikroskop 1928-1965, "Skanerlash", 1995, t. 17, № 3, bet. 175. P. A. Stoyanov.

Biz tadbirkor, axborot texnologiyalari bo'yicha mutaxassis va yarim kunlik havaskor dizayner Aleksey Braginning blogini nashr eta boshlaymiz, unda g'ayrioddiy tajriba haqida gapiradi - bir yildan beri blog muallifi murakkab ilmiy asbob-uskunalar - skanerlash elektron mikroskopini tiklash bilan band. - amalda uyda. Aleksey qanday muhandislik, texnik va ilmiy qiyinchiliklarga duch kelgani va ular bilan qanday kurashishi haqida o'qing.

Bir kuni bir do'stim qo'ng'iroq qildi va dedi: Men qiziq narsa topdim, uni sizga olib kelishim kerak, ammo uning vazni yarim tonna. Garajimda JEOL JSM-50A skanerlash elektron mikroskopining ustuni shunday paydo bo'ldi. U allaqachon biron bir tadqiqot institutidan hisobdan chiqarilgan va metallolomga olib ketilgan. Elektronika yo'qolgan, ammo elektron-optik ustun vakuum qismi bilan birga saqlanib qolgan.

Uskunaning asosiy qismi saqlanib qolganligi sababli, savol tug'ildi: butun mikroskopni saqlab qolish, ya'ni uni qayta tiklash va ish holatiga keltirish mumkinmi? Va garajda, o'z qo'llaringiz bilan, faqat asosiy muhandislik bilimlari va mavjud vositalardan foydalangan holda? To‘g‘ri, men ilgari bunday ilmiy asbob-uskunalar bilan hech qachon shug‘ullanmaganman, undan foydalanish u yoqda tursin va uning qanday ishlashini bilmasdim. Ammo eski uskunani ish holatiga keltirish qiziq emas - hamma narsani mustaqil ravishda aniqlash va ilmiy usuldan foydalanib, mutlaqo yangi sohalarni o'zlashtirish mumkinmi yoki yo'qligini tekshirish qiziq. Shunday qilib, men garajda elektron mikroskopni tiklashni boshladim.

Ushbu blogda men nimaga erishganim va nima qilish kerakligi haqida aytib beraman. Yo'l davomida men sizni elektron mikroskoplarning ishlash tamoyillari va ularning asosiy komponentlari bilan tanishtiraman, shuningdek, yo'lda engib o'tish kerak bo'lgan ko'plab texnik to'siqlar haqida gapirib beraman. Shunday qilib, keling, boshlaylik.

Menda bo'lgan mikroskopni hech bo'lmaganda "biz lyuminestsent ekranda elektron nur bilan chizamiz" holatiga qaytarish uchun quyidagilar zarur edi:

Keling, tartibda boshlaylik. Bugun men elektron mikroskoplarning ishlash tamoyillari haqida gapiraman. Ular ikki turda keladi:

Transmissiya elektron mikroskopi

TEM an'anaviy optik mikroskopga juda o'xshaydi, faqat o'rganilayotgan namuna yorug'lik (fotonlar) bilan emas, balki elektronlar bilan nurlanadi. Elektron nurning to'lqin uzunligi foton nuriga qaraganda ancha qisqaroq, shuning uchun sezilarli darajada kattaroq piksellar sonini olish mumkin.

Elektron nurlari elektromagnit yoki elektrostatik linzalar yordamida yo'naltiriladi va boshqariladi. Ular hatto optik linzalar bilan bir xil buzilishlarga (xromatik aberatsiyalarga) ega, garchi jismoniy o'zaro ta'sirning tabiati butunlay boshqacha bo'lsa ham. Aytgancha, u yangi buzilishlarni ham qo'shib qo'yadi (optik mikroskopda fotonlar bilan sodir bo'lmaydigan elektron nurning o'qi bo'ylab linzalardagi elektronlarning buralishi natijasida yuzaga keladi).

TEMning kamchiliklari bor: o'rganilayotgan namunalar juda nozik, 1 mikrondan yupqa bo'lishi kerak, bu har doim ham qulay emas, ayniqsa uyda ishlaganda. Misol uchun, sochingizni yorug'lik orqali ko'rish uchun uni uzunligi bo'yicha kamida 50 qatlamga kesib olishingiz kerak. Buning sababi, elektron nurning kirib borish kuchi foton nuriga qaraganda ancha yomonroqdir. Bundan tashqari, FEMlar, kamdan-kam istisnolardan tashqari, juda og'ir. Quyida tasvirlangan ushbu qurilma unchalik katta emasga o'xshaydi (garchi u odam bo'yidan balandroq va mustahkam cho'yan ramkaga ega bo'lsa ham), lekin u katta shkafning o'lchamidagi quvvat manbai bilan birga keladi - jami, deyarli butun xona kerak.

Kalgari universiteti

Misol uchun, H1N1 grippi "nurda" shunday ko'rinadi:

Kalgari universiteti

Skanerli elektron mikroskop

SEM asosan juda yuqori aniqlikdagi namunalar yuzasini tekshirish uchun ishlatiladi (optik mikroskoplar uchun 2 ming martaga nisbatan million marta kattalashtirish). Va bu uy sharoitida ancha foydali :)

Masalan, yangi tish cho'tkasidagi alohida cho'tka shunday ko'rinadi:

Xuddi shu narsa mikroskopning elektron-optik ustunida sodir bo'lishi kerak, faqat bu erda ekranning fosfori emas, balki namuna nurlanadi va tasvir ikkilamchi elektronlarni, elastik aks ettirilgan elektronlarni va hokazolarni qayd qiluvchi sensorlardan olingan ma'lumotlar asosida hosil bo'ladi. Bu blogda muhokama qilinadigan elektron mikroskopning turi.

Mikroskopning televizor tasvir trubkasi ham, elektron-optik ustuni ham faqat vakuum ostida ishlaydi. Lekin bu haqda keyingi sonda batafsil gapirib beraman.

(Davomi bor)

Texnologik arxeologiya)
Ba'zi elektron mikroskoplar kosmik apparatlarning dasturiy ta'minotini tiklaydi, boshqalari mikroskop ostida mikrosxemalarning sxemalarini teskari muhandislik qiladi. Faoliyat juda hayajonli deb o'ylayman.
Aytgancha, men sanoat arxeologiyasi haqidagi ajoyib postni esladim.

Spoyler

Korporativ xotiraning ikki turi mavjud: odamlar va hujjatlar. Odamlar narsalar qanday ishlashini eslashadi va nima uchun ekanligini bilishadi. Ba'zan ular bu ma'lumotni biron joyga yozib qo'yishadi va o'z eslatmalarini biror joyda saqlashadi. Bu "hujjatlar" deb ataladi. Korporativ amneziya xuddi shunday ishlaydi: odamlar ketishadi va hujjatlar yo'qoladi, chiriydi yoki shunchaki unutiladi.

Men bir necha o'n yillar davomida yirik neft-kimyo kompaniyasida ishladim. 1980-yillarning boshida biz uglevodorodlarni boshqa uglevodorodlarga aylantiruvchi zavodni loyihalashtirdik va qurdik. Keyingi 30 yil ichida zavodning korporativ xotirasi yo'qoldi. Ha, zavod hali ham ishlaydi va kompaniyaga pul olib keladi; texnik xizmat ko'rsatiladi va juda dono mutaxassislar zavod faoliyatini davom ettirish uchun nimani tortib olishlari va qayerga tepish kerakligini bilishadi.

Ammo kompaniya bu zavod qanday ishlashini butunlay unutgan.

Bu bir necha omillar tufayli sodir bo'ldi:

1980 va 1990-yillarda neft-kimyo sanoatining pasayishi bizni yangi odamlarni ishga olishni to'xtatishimizga sabab bo'ldi. 1990-yillarning oxirida bizning guruhimiz 35 yoshgacha yoki 55 yoshdan oshgan yigitlardan iborat edi - juda kamdan-kam holatlar bundan mustasno.
Biz asta-sekin kompyuter tizimlaridan foydalangan holda loyihalashga o'tdik.
Korporativ qayta tashkil etish tufayli biz butun ofisimizni jismonan bir joydan ikkinchi joyga ko'chirishga majbur bo'ldik.
Bir necha yil o'tgach, korporativ qo'shilish bizning firmamizni butunlay tarqatib yubordi va kattaroq bo'limga olib keldi va kadrlar o'zgarishiga olib keldi.
Sanoat arxeologiyasi

2000-yillar boshida men va bir qancha hamkasblarim nafaqaga chiqdik.

2000-yillarning oxirida kompaniya zavodni esladi va u bilan biror narsa qilish yaxshi bo'ladi deb o'yladi. Aytaylik, ishlab chiqarish hajmini oshiring. Masalan, siz ishlab chiqarish jarayonida to'siqni topishingiz va uni yaxshilashingiz mumkin - texnologiya 30 yil davomida to'xtamadi - va, ehtimol, boshqa ustaxonani qo'shing.

Va keyin kompaniya bor kuchi bilan g'isht devoriga uriladi. Bu zavod qanday qurilgan? Nima uchun u shunday qurilgan va boshqacha emas? U aniq qanday ishlaydi? Nima uchun A vat kerak, nima uchun B va C ustaxonalari quvur liniyasi bilan bog'langan, nima uchun quvur diametri D emas, balki D?

Korporativ amneziya amalda. O'zga sayyoraliklar tomonidan o'zlarining begona texnologiyalari yordamida qurilgan ulkan mashinalar go'yo o'ralib, ko'plab polimerlarni ishlab chiqaradi. Kompaniyada ushbu mashinalarga qanday texnik xizmat ko'rsatish haqida bir oz tasavvurga ega, ammo ichida qanday ajoyib sehr sodir bo'lishini bilmaydi va hech kim ularning qanday yaratilgani haqida zarracha tasavvurga ega emas. Umuman olganda, odamlar aniq nimani izlash kerakligini ham bilishmaydi va bu chigallikni qaysi tomondan hal qilishni bilishmaydi.

Biz ushbu zavod qurilishida kompaniyada ishlagan yigitlarni qidiramiz. Endi ular yuqori lavozimlarni egallab, alohida, konditsionerli ofislarda o'tirishadi. Ularga belgilangan zavod uchun hujjatlarni topish vazifasi beriladi. Bu endi korporativ xotira emas, u ko'proq sanoat arxeologiyasiga o'xshaydi. Hech kim bu zavod uchun qanday hujjatlar mavjudligini, u umuman bor yoki yo'qligini va agar shunday bo'lsa, u qanday shaklda saqlanadi, qanday formatlarda, nimani o'z ichiga oladi va jismoniy jihatdan qaerda joylashganligini hech kim bilmaydi. Zavod endi mavjud bo'lmagan dizayn guruhi tomonidan, o'shandan beri sotib olingan kompaniyada, yopilgan ofisda, endi ishlatilmaydigan kompyuter yoshigacha bo'lgan usullardan foydalangan holda ishlab chiqilgan.

Yigitlar bolaliklarini majburiy tuproq kovlash bilan eslashadi, qimmatbaho kurtkalarining yenglarini shimarib, ishga kirishadilar.