باستان شناسی تکنولوژیک)
برخی از میکروسکوپ های الکترونی سیستم عامل فضاپیما را بازیابی می کنند، برخی دیگر مدار ریزمدارها را زیر میکروسکوپ مهندسی معکوس می کنند. من گمان می کنم که این فعالیت به شدت هیجان انگیز است.
و اتفاقاً یاد پست فوق العاده باستان شناسی صنعتی افتادم.
اسپویلر
دو نوع حافظه سازمانی وجود دارد: افراد و اسناد. مردم به یاد می آورند که کارها چگونه کار می کنند و دلیل آن را می دانند. گاهی اوقات آنها این اطلاعات را در جایی یادداشت می کنند و یادداشت های خود را در جایی ذخیره می کنند. به این می گویند "اسناد". فراموشی شرکتی به همین صورت عمل می کند: افراد می روند و اسناد ناپدید می شوند، پوسیده می شوند یا به سادگی فراموش می شوند.
من چندین دهه در یک شرکت بزرگ پتروشیمی کار کردم. در اوایل دهه 1980، ما کارخانه ای را طراحی و ساختیم که هیدروکربن ها را به هیدروکربن های دیگر تبدیل می کند. در طول 30 سال بعد، حافظه شرکتی از کارخانه محو شد. بله، کارخانه هنوز در حال فعالیت است و برای شرکت پول می آورد. تعمیر و نگهداری انجام می شود و متخصصان بسیار عاقل می دانند که برای ادامه کار کارخانه باید چه چیزی را بکشند و به کجا ضربه بزنند.
اما این شرکت کاملاً فراموش کرده است که این کارخانه چگونه کار می کند.
این اتفاق به دلیل عوامل متعددی رخ داد:
افت صنعت پتروشیمی در دهه 80 و 90 باعث شد که از استخدام افراد جدید خودداری کنیم. در اواخر دهه 1990، گروه ما متشکل از افراد زیر 35 سال یا بالای 55 سال بود - به استثنای بسیار نادر.
ما کم کم به طراحی با استفاده از سیستم های کامپیوتری روی آورده ایم.
به دلیل سازماندهی مجدد شرکت ها، مجبور شدیم کل دفتر خود را از جایی به مکان دیگر منتقل کنیم.
ادغام شرکتی چند سال بعد، شرکت ما را به طور کامل به یک شرکت بزرگتر منحل کرد و باعث تعمیرات اساسی بخش و جابجایی پرسنل شد.
باستان شناسی صنعتی
در اوایل دهه 2000، من و چند تن از همکارانم بازنشسته شدیم.
در اواخر دهه 2000، این شرکت این گیاه را به یاد آورد و فکر کرد انجام کاری با آن خوب است. بیایید بگوییم، افزایش تولید. به عنوان مثال، می توانید یک گلوگاه در فرآیند تولید پیدا کنید و آن را بهبود بخشید - فناوری در این 30 سال ثابت نمانده است - و شاید یک کارگاه دیگر اضافه کنید.
و سپس شرکت با تمام توانش به دیوار آجری برخورد می کند. این کارخانه چگونه ساخته شد؟ چرا به این شکل ساخته شد و نه غیر از این؟ دقیقا چگونه کار می کند؟ چرا vat A مورد نیاز است، چرا کارگاه های B و C توسط یک خط لوله به هم متصل شده اند، چرا قطر خط لوله D است و قطر D نیست؟
فراموشی شرکتی در عمل ماشین‌های غول‌پیکر که توسط بیگانگان با کمک فناوری بیگانه‌شان ساخته شده‌اند، گویی پیچ خورده‌اند و انبوهی از پلیمرها را تولید می‌کنند. این شرکت ایده ای در مورد نحوه نگهداری از این ماشین ها دارد، اما هیچ ایده ای ندارد که چه نوع جادوی شگفت انگیزی در داخل رخ می دهد، و هیچ کس کوچکترین ایده ای از نحوه ایجاد آنها ندارد. به طور کلی، مردم حتی مطمئن نیستند که دقیقاً به دنبال چه چیزی بگردند، و نمی دانند که این درهم تنیدگی را از کدام طرف باز کنند.
ما به دنبال افرادی هستیم که قبلاً در طول ساخت این کارخانه در شرکت کار می کردند. اکنون آنها پست های بالایی را اشغال می کنند و در دفاتر جداگانه و دارای تهویه مطبوع می نشینند. آنها وظیفه یافتن اسناد و مدارک کارخانه تعیین شده را بر عهده دارند. این دیگر حافظه سازمانی نیست، بیشتر شبیه باستان شناسی صنعتی است. هیچ کس نمی داند چه اسنادی برای این گیاه وجود دارد، آیا اصلاً وجود دارد یا خیر، و اگر چنین است، به چه شکلی ذخیره می شود، در چه قالب هایی، شامل چه مواردی است و از نظر فیزیکی در کجا قرار دارد. این کارخانه توسط یک تیم طراحی طراحی شده است که دیگر وجود ندارد، در شرکتی که از آن زمان خریداری شده است، در دفتری که بسته شده است، با استفاده از روش‌های پیش از عصر رایانه که دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
بچه ها یاد کودکی خود با خاکبرداری اجباری می افتند، آستین های کاپشن های گران قیمتشان را بالا می زنند و دست به کار می شوند.
میکروسکوپ الکترونی چگونه کار می کند؟ تفاوت آن با میکروسکوپ نوری چیست، آیا قیاسی بین آنها وجود دارد؟
عملکرد یک میکروسکوپ الکترونی مبتنی بر خاصیت میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ناهمگن است که دارای تقارن دورانی هستند تا بر پرتوهای الکترونی اثر متمرکز داشته باشند. بنابراین، نقش عدسی ها در یک میکروسکوپ الکترونی توسط مجموعه ای از میدان های الکتریکی و مغناطیسی محاسبه شده مناسب ایفا می شود. دستگاه های مربوطه که این میدان ها را ایجاد می کنند "عدسی های الکترونیکی" نامیده می شوند.
بسته به نوع لنزهای الکترونیکی میکروسکوپ های الکترونی به دو دسته مغناطیسی، الکترواستاتیکی و ترکیبی تقسیم می شوند.
چه نوع اجسامی را می توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بررسی کرد؟
همانطور که در مورد میکروسکوپ نوری، اولاً اجسام می توانند "خود نورانی" باشند، یعنی به عنوان منبع الکترون عمل کنند. به عنوان مثال، این یک کاتد گرم شده یا یک کاتد فوتوالکترون روشن است. ثانیاً، می‌توان از اجسامی استفاده کرد که برای الکترون‌هایی که سرعت خاصی دارند، «شفاف» باشند. به عبارت دیگر، هنگام کار در انتقال، اجسام باید به اندازه کافی نازک باشند و الکترون ها به اندازه کافی سریع باشند تا از اجسام عبور کرده و وارد سیستم عدسی الکترونی شوند. علاوه بر این، با استفاده از پرتوهای الکترونی بازتابی، می توان سطوح اجسام عظیم (عمدتاً فلزات و نمونه های فلزی شده) را بررسی کرد. این روش مشاهده ای مشابه روش های میکروسکوپ نوری بازتابی است.
با توجه به ماهیت مطالعه اجسام، میکروسکوپ های الکترونی به انتقال، بازتاب، گسیل، شطرنجی، سایه و آینه تقسیم می شوند.
رایج ترین آنها در حال حاضر میکروسکوپ های الکترومغناطیسی نوع انتقال هستند که در آنها تصویر توسط الکترون هایی که از شی مورد مشاهده عبور می کنند ایجاد می شود. این شامل اجزای اصلی زیر است: یک سیستم روشنایی، یک دوربین شی، یک سیستم فوکوس و یک واحد ضبط تصویر نهایی، متشکل از یک دوربین و یک صفحه فلورسنت. همه این گره ها به یکدیگر متصل شده و یک ستون به اصطلاح میکروسکوپ را تشکیل می دهند که در داخل آن فشار حفظ می شود. سیستم روشنایی معمولاً از یک تفنگ الکترونی سه الکترودی (کاتد، الکترود متمرکز، آند) و یک لنز کندانسور (در مورد لنزهای الکترونی صحبت می کنیم) تشکیل شده است. پرتوی از الکترون های سریع با سطح مقطع و شدت مورد نیاز را تشکیل می دهد و آن را به جسم مورد مطالعه واقع در محفظه جسم هدایت می کند. پرتوی از الکترون‌ها که از یک جسم عبور می‌کنند وارد یک سیستم تمرکز (پرجکشن) متشکل از یک عدسی شیئی و یک یا چند عدسی برآمده می‌شوند.
میکروسکوپ الکترونی روشی برای مطالعه ساختارهایی است که فراتر از دید میکروسکوپ نوری هستند و ابعادی کمتر از یک میکرون (از 1 میکرومتر تا 1-5 Å) دارند.
عملکرد میکروسکوپ الکترونی (شکل) بر اساس استفاده از جریان هدایت شده است که به عنوان یک پرتو نور در میکروسکوپ نوری عمل می کند و نقش عدسی ها توسط آهن ربا (عدسی های مغناطیسی) ایفا می شود.
با توجه به اینکه نواحی مختلف جسم مورد مطالعه الکترون ها را به روش های مختلف حفظ می کنند، صفحه نمایش میکروسکوپ الکترونی تصویر سیاه و سفیدی از جسم مورد مطالعه ایجاد می کند که ده ها و صدها هزار بار بزرگ شده است. میکروسکوپ های الکترونی عبوری عمدتاً در زیست شناسی و پزشکی استفاده می شوند.
میکروسکوپ الکترونی در دهه 1930، زمانی که اولین تصاویر از ویروس های خاص (ویروس موزاییک تنباکو و باکتریوفاژها) به دست آمد، به وجود آمد. در حال حاضر میکروسکوپ الکترونی وسیع ترین کاربرد را در ویروس شناسی و ویروس شناسی پیدا کرده است که منجر به ایجاد شاخه های جدید علم شده است. در میکروسکوپ الکترونی اجسام بیولوژیکی از روش های آماده سازی خاصی استفاده می شود. این برای شناسایی اجزای منفرد اشیاء مورد مطالعه (سلول ها، باکتری ها، ویروس ها و غیره) و همچنین برای حفظ ساختار آنها در شرایط خلاء بالا تحت یک پرتو الکترونی ضروری است. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، شکل خارجی یک جسم و سازمان مولکولی سطح آن بررسی می‌شود و با استفاده از روش برش‌های فوق نازک، ساختار داخلی جسم مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
میکروسکوپ الکترونی در ترکیب با روش‌های تحقیقاتی بیوشیمیایی، سیتوشیمیایی، ایمونوفلورسانس، و همچنین آنالیز پراش اشعه ایکس، قضاوت درباره ترکیب و عملکرد عناصر ساختاری سلول‌ها و ویروس‌ها را ممکن می‌سازد.
میکروسکوپ الکترونی از دهه 1970
میکروسکوپ الکترونی مطالعه اجسام میکروسکوپی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی است.
میکروسکوپ الکترونی یک ابزار نوری-الکترونی است که دارای وضوح چند آنگستروم است و به شما امکان می دهد ساختار ظریف ساختارهای میکروسکوپی و حتی برخی از مولکول ها را به صورت بصری مطالعه کنید.
یک تفنگ سه الکترودی، متشکل از یک کاتد، یک الکترود کنترل و یک آند، به عنوان منبع الکترون برای ایجاد یک پرتو الکترونی که جایگزین پرتو نور می شود عمل می کند (شکل 1).
برنج. 1. تفنگ سه الکترود: 1 - کاتد; 2 - الکترود کنترل; 3 - پرتو الکترونی; 4 - آند.
عدسی های الکترومغناطیسی که در میکروسکوپ های الکترونی به جای عدسی های نوری استفاده می شوند، سلونوئیدهای چند لایه ای هستند که در پوسته هایی از مواد نرم مغناطیسی ساخته شده اند و دارای شکاف غیر مغناطیسی در داخل هستند (شکل 2).
برنج. 2. عدسی الکترومغناطیسی: 1 - قطعه قطب; 2 - انگشتر برنجی; 3 - سیم پیچ; 4 - پوسته.
میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده در میکروسکوپ الکترونی متقارن محوری هستند. با توجه به عمل این میدان ها، ذرات باردار (الکترون ها) که از یک نقطه از جسم در یک زاویه کوچک ساطع می شوند، دوباره در صفحه تصویر جمع می شوند. کل سیستم الکترونی نوری در ستون میکروسکوپ الکترونی قرار دارد (شکل 3).
برنج. 3. سیستم الکترو نوری: 1 - الکترود کنترل. 2 - دیافراگم اولین خازن; 3 - دیافراگم خازن دوم; 4 - استیگماتایزر خازن دوم; 5 - شی ; 6 - عدسی شیئی; 7 - انگ لنز شیئی; 8 - استیگماتیزه کننده عدسی متوسط; 9 - دیافراگم لنز پروجکشن؛ 10 - کاتد؛ 11 - آند؛ 12 - اولین خازن; 13 - خازن دوم; 14 - تصحیح کننده فوکوس. 15 - میز نگهدارنده اشیا; 16 - دیافراگم لنز؛ 17 - دیافراگم انتخابگر; 18 - لنز متوسط; 19 - لنز طرح ریزی؛ 20 - صفحه نمایش.
پرتو الکترونی ایجاد شده توسط تفنگ الکترونی به میدان عمل عدسی‌های خازنی هدایت می‌شود، که اجازه می‌دهد چگالی، قطر و دیافراگم پرتو برخورد شده بر روی جسم مورد مطالعه در محدوده وسیعی تغییر کند. میزی در محفظه جسم تعبیه شده است که طراحی آن حرکت جسم را در جهات متقابل عمود بر هم تضمین می کند. در این حالت، می توانید به صورت متوالی منطقه ای برابر با 4 میلی متر مربع را بررسی کنید و جالب ترین مناطق را انتخاب کنید.
پشت دوربین سوژه یک عدسی شیئی قرار دارد که امکان گرفتن تصویر واضح از سوژه را فراهم می کند. همچنین اولین تصویر بزرگ شده از جسم را ارائه می دهد و با کمک لنزهای بعدی، میانی و پروجکشن می توان بزرگنمایی کلی را تا حداکثر افزایش داد. تصویر جسم روی صفحه ای ظاهر می شود که تحت تأثیر الکترون ها درخشان می شود. پشت صفحه نمایش صفحات عکس قرار دارد. پایداری تفنگ الکترونی و همچنین وضوح تصویر در کنار سایر عوامل (ثابت ولتاژ بالا و غیره) تا حد زیادی به عمق خلاء ستون میکروسکوپ الکترونی بستگی دارد، بنابراین کیفیت دستگاه تا حد زیادی توسط سیستم خلاء (پمپ ها، کانال های پمپاژ، شیرها، دریچه ها، آب بندی ها) تعیین می شود (شکل 4). خلاء مورد نیاز در داخل ستون به لطف راندمان بالای پمپ های خلاء حاصل می شود.
یک پمپ مکانیکی خلاء جلو یک خلاء اولیه در کل سیستم خلاء ایجاد می کند، سپس پمپ انتشار روغن وارد عمل می شود. هر دو پمپ به صورت سری به هم متصل می شوند و خلاء بالایی در ستون میکروسکوپ ایجاد می کنند. معرفی یک پمپ تقویت کننده روغن به سیستم میکروسکوپ الکترونی باعث شد تا پمپ خلاء جلو برای مدت طولانی خاموش شود.
برنج. 4. مدار خلاء میکروسکوپ الکترونی: 1 - تله خنک شده با نیتروژن مایع (خط خنک کننده). 2 - شیر خلاء بالا; 3 - پمپ انتشار; 4 - شیر بای پس; 5 - سیلندر بافر کوچک؛ 6 - بوستر پمپ; 7 - پمپ خلاء مکانیکی خلاء اولیه; 8 - شیر چهار طرفه; 9 - سیلندر بافر بزرگ؛ 10 - ستون میکروسکوپ الکترونی; 11 - شیر ورودی هوا به ستون میکروسکوپ.
مدار الکتریکی میکروسکوپ متشکل از منابع ولتاژ بالا، گرمایش کاتد، منبع تغذیه لنزهای الکترومغناطیسی و همچنین سیستمی است که ولتاژ متناوب را به موتور الکتریکی پمپ فرواکوم، کوره پمپ انتشار و روشنایی پانل کنترل ارائه می‌کند. الزامات بسیار بالایی بر روی دستگاه منبع تغذیه اعمال می شود: به عنوان مثال، برای یک میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا، درجه ناپایداری ولتاژ بالا نباید از 5·10 -6 در 30 ثانیه تجاوز کند.
یک پرتو الکترونی شدید در نتیجه تابش حرارتی تشکیل می شود. منبع رشته برای کاتد، که یک رشته تنگستن V شکل است، یک ژنراتور با فرکانس بالا است. ولتاژ تولید شده با فرکانس نوسان 100-200 کیلوهرتز یک پرتو الکترونی تک رنگ ایجاد می کند. عدسی های میکروسکوپ الکترونی توسط جریان ثابت و بسیار تثبیت شده تغذیه می شوند.
برنج. 5. میکروسکوپ الکترونی UEMV-100B برای مطالعه میکروارگانیسم های زنده.
دستگاه ها (شکل 5) با وضوح تضمین شده 4.5 Å تولید می شوند. در عکس‌های منحصر به فرد، وضوح 1.27 Å به دست آمد که به اندازه یک اتم نزدیک می‌شود. افزایش مفید در این مورد 200000 است.
میکروسکوپ الکترونی ابزار دقیقی است که به روش های آماده سازی خاصی نیاز دارد. اشیاء بیولوژیکی کنتراست پایینی دارند، بنابراین لازم است کنتراست دارو به طور مصنوعی افزایش یابد. راه های مختلفی برای افزایش کنتراست آماده سازی وجود دارد. با سایه انداختن آماده سازی در زاویه با پلاتین، تنگستن، کربن و غیره، تعیین ابعاد در امتداد هر سه محور سیستم مختصات فضایی بر روی عکس های میکروسکوپی الکترونی امکان پذیر می شود. با کنتراست مثبت، دارو با نمک های محلول در آب فلزات سنگین (اورانیل استات، مونوکسید سرب، پرمنگنات پتاسیم و غیره) ترکیب می شود. با کنتراست منفی، آماده سازی توسط یک لایه نازک از یک ماده آمورف با چگالی بالا، غیرقابل نفوذ به الکترون ها (مولیبدات آمونیوم، اورانیل استات، اسید فسفو تنگستیک و غیره) احاطه شده است.
میکروسکوپ الکترونی ویروس ها (ویروسکوپی) به پیشرفت قابل توجهی در مطالعه ساختار بسیار ظریف و زیر مولکولی ویروس ها منجر شده است (نگاه کنید به). در کنار روش های تحقیقات فیزیکی، بیوشیمیایی و ژنتیکی، استفاده از میکروسکوپ الکترونی نیز به ظهور و توسعه زیست شناسی مولکولی کمک کرد. موضوع مطالعه این شاخه جدید زیست شناسی سازماندهی و عملکرد زیر میکروسکوپی سلول های انسان، حیوان، گیاه، باکتری و مایکوپلاسما و همچنین سازماندهی ریکتزیا و ویروس ها است (شکل 6). ویروس‌ها، مولکول‌های بزرگ پروتئین و اسیدهای نوکلئیک (RNA، DNA)، تکه‌های سلولی منفرد (به عنوان مثال، ساختار مولکولی غشای سلولی باکتری) را می‌توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پس از درمان ویژه مورد بررسی قرار داد: سایه‌زنی فلز، در تضاد مثبت یا منفی با اورانیل استات یا اسید فسفو تنگستیک و همچنین سایر ترکیبات (شکل 7).
برنج. 6. سلول کشت بافت قلب میمون سینومولگوس آلوده به ویروس واریولا (X 12000): 1 - هسته; 2 - میتوکندری؛ 3 - سیتوپلاسم; 4 - ویروس
برنج. 7. ویروس آنفلوانزا (کنتراست منفی (X450000): 1 - پاکت؛ 2 - ریبونوکلئوپروتئین.
با استفاده از روش کنتراست منفی، گروه‌های منظمی از مولکول‌های پروتئین - کپسمرها - بر روی سطح بسیاری از ویروس‌ها کشف شدند (شکل 8).
برنج. 8. قطعه ای از سطح کپسید ویروس هرپس. کپسومرهای منفرد قابل مشاهده هستند (X500000): 1 - نمای جانبی. 2 - نمای بالا
برنج. 9. بخش فوق نازک باکتری سالمونلا تیفی موریوم (X80000): 1 - هسته; 2 - پوسته؛ 3 - سیتوپلاسم.
ساختار داخلی باکتری‌ها و ویروس‌ها و همچنین سایر اشیاء بیولوژیکی بزرگتر را می‌توان تنها پس از تشریح آنها با استفاده از اولتراتوم و تهیه نازک‌ترین بخش‌ها با ضخامت 100 تا 300 Å مطالعه کرد. (شکل 9). به لطف روش های بهبود یافته تثبیت، تعبیه و پلیمریزاسیون اجسام بیولوژیکی، استفاده از چاقوهای الماسی و شیشه ای در هنگام اولتراتومیزاسیون و همچنین استفاده از ترکیبات با کنتراست بالا برای رنگ آمیزی مقاطع سریال، امکان دستیابی به مقاطع بسیار نازک نه تنها بزرگ وجود داشت. ، بلکه کوچکترین ویروس های انسان، حیوانات، گیاهان و باکتری ها هستند.
تاریخچه ایجاد میکروسکوپ الکترونی
در سال 1931، R. Rudenberg حق امتیاز یک میکروسکوپ الکترونی عبوری را دریافت کرد و در سال 1932، M. Knoll و E. Ruska اولین نمونه اولیه یک دستگاه مدرن را ساختند. این اثر E. Ruska در سال 1986 جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد که به او و مخترعان میکروسکوپ کاوشگر روبشی، گرد کارل بیننیگ و هاینریش رورر اعطا شد. استفاده از میکروسکوپ های الکترونی عبوری برای تحقیقات علمی در اواخر دهه 1930 با اولین ابزار تجاری ساخته شده توسط زیمنس آغاز شد.
در اواخر دهه 1930 و اوایل دهه 1940، اولین میکروسکوپ های الکترونی روبشی ظاهر شدند که با حرکت متوالی یک کاوشگر الکترونی مقطع کوچک در سراسر جسم، تصویری از یک جسم را تشکیل دادند. استفاده گسترده از این دستگاه ها در تحقیقات علمی در دهه 1960 آغاز شد، زمانی که آنها به برتری فنی قابل توجهی دست یافتند.
یک جهش قابل توجه (در دهه 70) در توسعه، استفاده از کاتدهای شاتکی و کاتدهای نشر میدان سرد به جای کاتدهای ترمیونیک بود، اما استفاده از آنها نیاز به خلاء بسیار بالاتری دارد.
در اواخر دهه 90 و اوایل دهه 2000، کامپیوتری شدن و استفاده از آشکارسازهای CCD پایداری و سهولت (نسبی) استفاده را به شدت افزایش داد.
در دهه گذشته، میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری پیشرفته مدرن از تصحیح‌کننده‌های انحرافات کروی و کروماتیک (که اعوجاج اصلی را در تصویر حاصل وارد می‌کنند) استفاده کرده‌اند، اما استفاده از آنها گاهی اوقات استفاده از دستگاه را به‌طور قابل توجهی پیچیده می‌کند.
انواع میکروسکوپ های الکترونی
میکروسکوپ الکترونی عبوری
الگو:بخش خالی
نمای اولیه یک میکروسکوپ الکترونی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری از یک پرتو الکترونی پرانرژی برای تشکیل تصویر استفاده می کند. پرتو الکترونی با استفاده از یک کاتد (تنگستن، LaB6، شاتکی یا انتشار میدان سرد) ایجاد می شود. پرتو الکترونی حاصل معمولاً تا + 200 کو شتاب می‌گیرد (ولتاژهای مختلف از 20 کو تا 1 مگا ولت استفاده می‌شود)، توسط سیستمی از عدسی‌های الکترواستاتیک متمرکز می‌شود، از نمونه عبور می‌کند تا بخشی از آن از طریق پراکندگی روی نمونه عبور کند، و بخشی از آن نمی کند. بنابراین، پرتو الکترونی که از نمونه عبور می کند، اطلاعاتی در مورد ساختار نمونه دارد. سپس پرتو از یک سیستم لنزهای بزرگنمایی عبور می‌کند و تصویری را روی صفحه فلورسنت (معمولاً از سولفید روی)، صفحه عکاسی یا دوربین CCD تشکیل می‌دهد.
وضوح TEM عمدتاً توسط انحراف کروی محدود می شود. برخی از TEM های مدرن دارای اصلاح کننده های انحراف کروی هستند.
معایب اصلی TEM نیاز به نمونه بسیار نازک (حدود 100 نانومتر) و ناپایداری (تجزیه) نمونه ها در زیر پرتو است.
میکروسکوپ الکترونی شطرنجی عبوری (اسکن) (STEM)
مقاله اصلی: میکروسکوپ الکترونی روبشی انتقالی
یکی از انواع میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، با این حال، دستگاه هایی وجود دارند که منحصراً در حالت TEM کار می کنند. یک پرتو الکترون از یک نمونه نسبتا نازک عبور می کند، اما بر خلاف میکروسکوپ الکترونی عبوری معمولی، پرتو الکترونی به نقطه ای متمرکز می شود که در سراسر نمونه به صورت شطرنجی حرکت می کند.
میکروسکوپ الکترونی شطرنجی (روبشی).
این بر اساس اصل تلویزیون اسکن یک پرتو نازک الکترون بر روی سطح یک نمونه است.
میکروسکوپ الکترونی ولتاژ پایین
کاربردهای میکروسکوپ الکترونی
|
نیمه هادی ها و ذخیره سازی داده ها
زیست شناسی و علوم زیستی
|
تحقیق علمی
صنعت
|
تولید کنندگان اصلی میکروسکوپ های الکترونی در جهان
همچنین ببینید
یادداشت
پیوندها
- 15 بهترین عکس میکروسکوپ الکترونی در سال 2011 تصاویر موجود در سایت توصیه شده به صورت تصادفی رنگی هستند و ارزش هنری بیشتری دارند تا علمی (میکروسکوپ های الکترونی تصاویر سیاه و سفید تولید می کنند، نه رنگی).
بنیاد ویکی مدیا 2010.
ببینید «میکروسکوپ الکترونی» در فرهنگ‌های دیگر چیست:
وسیله ای برای مشاهده و عکاسی از یک تصویر بزرگ شده چند برابر (تا 106 برابر) از یک جسم که در آن به جای پرتوهای نور، پرتوهای الکترون استفاده می شود که در شرایط خلاء عمیق تا انرژی های بالا (30-1000 کو یا بیشتر) شتاب می گیرند. فیزیک... دایره المعارف فیزیکی
دستگاهی برای مشاهده و عکسبرداری از تصاویر بزرگ شده چند برابری (تا 106 برابر) از اجسام که در آن به جای پرتوهای نور، پرتوهای الکترون استفاده می شود که در شرایط خلاء عمیق به انرژی های بالا (30-100 کو یا بیشتر) شتاب می گیرند. فیزیک....... دایره المعارف فیزیکی
میکروسکوپ الکترونی- (طرح). میکروسکوپ ELECTRON، یک دستگاه الکترونی-اپتیکی خلاء برای مشاهده و عکسبرداری چندین بار (تا 106 برابر) تصاویر بزرگنمایی شده از اجسام به دست آمده با استفاده از پرتوهای الکترونی شتاب گرفته تا انرژی های بالا. ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور
میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ، که جسم مورد مطالعه را با جریانی از الکترون ها "روشن" می کند. به جای عدسی های معمولی، دارای آهنرباهایی است که پرتو الکترونی را متمرکز می کند. این دستگاه به شما امکان دیدن اجسام بسیار کوچک را می دهد زیرا... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی
ما شروع به انتشار وبلاگی از کارآفرین، متخصص فناوری اطلاعات و طراح آماتور پاره وقت الکسی براگین می کنیم که در مورد یک تجربه غیرعادی صحبت می کند - یک سال است که نویسنده وبلاگ مشغول بازیابی تجهیزات پیچیده علمی - یک میکروسکوپ الکترونی روبشی است. - عملا در خانه در مورد چالش های مهندسی، فنی و علمی که الکسی با آن روبرو بود و چگونه با آنها برخورد کرد، بخوانید.
روزی یکی از دوستان به من زنگ زد و گفت: چیز جالبی پیدا کردم، باید برای شما بیاورم، با این حال، وزن آن نیم تن است. اینگونه بود که ستونی از میکروسکوپ الکترونی روبشی JEOL JSM-50A در گاراژ من ظاهر شد. مدتها پیش از یک موسسه تحقیقاتی نوشته شده و به ضایعات فلزی منتقل شده است. وسایل الکترونیکی گم شدند، اما ستون الکترون نوری به همراه قسمت خلاء نجات یافتند.
از آنجایی که بخش اصلی تجهیزات حفظ شده بود، این سوال مطرح شد: آیا می توان کل میکروسکوپ را ذخیره کرد، یعنی آن را بازیابی کرد و آن را در شرایط کار قرار داد؟ و درست در گاراژ، با دستان خود، تنها با استفاده از دانش اولیه مهندسی و ابزارهای موجود؟ درست است، من قبلاً هرگز با چنین تجهیزات علمی سروکار نداشتم، چه رسد به اینکه بدانم چگونه از آن استفاده کنم، و هیچ ایده ای نداشتم که چگونه کار می کند. اما جالب نیست فقط یک قطعه سخت افزار قدیمی را در حالت کار قرار دهید - جالب است که همه چیز را به تنهایی بفهمید و بررسی کنید که آیا با استفاده از روش علمی امکان تسلط بر مناطق کاملاً جدید وجود دارد یا خیر. بنابراین من شروع به بازسازی یک میکروسکوپ الکترونی در گاراژ کردم.
در این وبلاگ در مورد کارهایی که قبلاً موفق به انجام آن شده ام و کارهایی که باید انجام دهم به شما خواهم گفت. در طول مسیر، شما را با اصول عملکرد میکروسکوپ های الکترونی و اجزای اصلی آنها آشنا می کنم و همچنین از موانع فنی زیادی که در این راه باید برطرف می شد، به شما خواهم گفت. پس بیایید شروع کنیم.
برای بازگرداندن میکروسکوپ حداقل باید به حالت "ما با یک پرتو الکترونی روی صفحه فلورسنت می کشیم"، موارد زیر ضروری بود:
بیایید به ترتیب شروع کنیم. امروز در مورد اصول عملکرد میکروسکوپ های الکترونی صحبت خواهم کرد. آنها در دو نوع می آیند:
میکروسکوپ الکترونی عبوری
TEM بسیار شبیه به یک میکروسکوپ نوری معمولی است، فقط نمونه مورد مطالعه نه با نور (فوتون)، بلکه با الکترون ها تابش می شود. طول موج پرتو الکترونی بسیار کوتاهتر از پرتو فوتون است، بنابراین وضوح قابل توجهی بیشتر می توان به دست آورد.
پرتو الکترونی با استفاده از عدسی های الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیک متمرکز و کنترل می شود. آنها حتی دارای انحرافات (انحرافات رنگی) مشابه لنزهای نوری هستند، اگرچه ماهیت تعامل فیزیکی کاملاً متفاوت است. به هر حال، اعوجاج‌های جدیدی را نیز اضافه می‌کند (ناشی از چرخش الکترون‌های عدسی در امتداد محور پرتو الکترونی، که با فوتون‌ها در میکروسکوپ نوری اتفاق نمی‌افتد).
TEM دارای معایبی است: نمونه های مورد مطالعه باید بسیار نازک، نازک تر از 1 میکرون باشند، که همیشه راحت نیست، به خصوص هنگام کار در خانه. به عنوان مثال، برای اینکه موهای خود را از طریق نور ببینید، باید آنها را از طول به حداقل 50 لایه کوتاه کنید. این به این دلیل است که قدرت نفوذ پرتو الکترونی بسیار بدتر از پرتو فوتون است. علاوه بر این، FEM ها، به استثنای موارد نادر، بسیار دست و پا گیر هستند. این دستگاه، که در تصویر زیر نشان داده شده است، به نظر نمی رسد آنقدر بزرگ باشد (اگرچه از قد انسان بلندتر است و دارای قاب چدنی جامد است)، اما همچنین دارای منبع تغذیه ای به اندازه یک کابینت بزرگ است - در مجموع تقریباً تقریباً یک اتاق کامل مورد نیاز است.
اما TEM بالاترین وضوح را دارد. با کمک آن (اگر سخت تلاش کنید) می توانید اتم های جداگانه یک ماده را ببینید.
دانشگاه کلگری
این وضوح می تواند به ویژه برای شناسایی عامل ایجاد کننده یک بیماری ویروسی مفید باشد. تمام آنالیزهای ویروسی قرن بیستم بر اساس TEM ساخته شد و تنها با ظهور روش‌های ارزان‌تر برای تشخیص ویروس‌های رایج (به عنوان مثال، واکنش زنجیره‌ای پلیمراز یا PCR) استفاده معمول از TEM برای این منظور متوقف شد.
برای مثال، این همان چیزی است که آنفولانزای H1N1 "در نور" به نظر می رسد:
دانشگاه کلگری
میکروسکوپ الکترونی روبشی
SEM عمدتاً برای بررسی سطح نمونه هایی با وضوح بسیار بالا (یک میلیون برابر بزرگنمایی در مقابل 2 هزار برای میکروسکوپ های نوری) استفاده می شود. و این در خانه بسیار مفیدتر است :)
به عنوان مثال، این چیزی است که یک موی فردی روی یک مسواک جدید به نظر می رسد:
همین اتفاق باید در ستون نوری الکترونی میکروسکوپ بیفتد، فقط در اینجا نمونه تحت تابش قرار می گیرد نه فسفر صفحه، و تصویر بر اساس اطلاعات حسگرهایی که الکترون های ثانویه، الکترون های منعکس شده الاستیک و غیره را ثبت می کنند تشکیل می شود. این نوع میکروسکوپ الکترونی است که در این وبلاگ مورد بحث قرار خواهد گرفت.
هم لوله تصویر تلویزیون و هم ستون نوری الکترونی میکروسکوپ فقط در خلاء عمل می کنند. اما در شماره بعدی به تفصیل در این مورد صحبت خواهم کرد.
(ادامه دارد)
