электронный микроскоп

электро́нный микроско́п

Электронно-оптический прибор, в котором для наблюдения и фотографирования многократно увеличенного (до 106 раз) изображения объектов используется пучок электронов, ускоренных до больших энергий в условиях глубокого вакуума. При этом используются волновые свойства электрона, длина волны которого примерно в 50 000 раз короче световой. Это позволяет рассматривать с помощью электронного микроскопа объекты гораздо меньших размеров, чем с помощью оптического микроскопа. В отличие от оптического, в электронном микроскопе вместо световых лучей используют ускоренные электроны, а вместо стеклянных линз – электромагнитные катушки (электронные линзы) или электростатические линзы. Источником электронов служит электронная пушка. Для исследования объектов в проходящих пучках электронов применяют электронные микроскопы просвечивающего типа, обладающие самой высокой разрешающей способностью по сравнению с другими типами электронных микроскопов.

Схема просвечивающего электронного микроскопа:

1 – анод; 2 – катод; 3 – фокусирующий электрод; 4 – конденсорная линза; 5 – объективная линза; 6 – проекционная линза; 7 – промежуточное изображение

Металлический катод испускает электроны, которые собираются в пучок с помощью фокусирующего электрода и получают энергию под действием сильного электрического поля в пространстве между катодом и анодом. Для создания этого поля к электродам прикладывается высокое напряжение – 100 кВ и более. Выходящий из электронной пушки пучок электронов с помощью конденсорной линзы направляется на рассматриваемый объект, который рассеивает, отражает и поглощает электроны. Они фокусируются объективной линзой, которая создаёт промежуточное изображение объекта. Проекционная линза снова собирает электроны и создаёт второе, ещё более увеличенное изображение объекта на люминесцентном экране, на котором под действием электронов создаётся светящееся изображение объекта. С помощью помещённой под экраном фотопластины получают фотографию рассматриваемого объекта. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни и более раз превышает разрешающую способность оптического микроскопа. Для изучения массивных непрозрачных для электронов объектов применяют эмиссионные электронные микроскопы. В них изображение получают с помощью электронов, испускаемых образцом при нагревании, освещении или бомбардировке его ионами или электронами. Растровые или сканирующие электронные микроскопы позволяют исследовать как непрозрачные, так и прозрачные для электронов объекты, на которые направляется тонкий пучок электронов, непрерывно обегающий (сканирующий) участок поверхности объекта. Отражательный электронный микроскоп даёт изображение объектов с помощью рассеянных электронов, которые проходят через систему линз, увеличивающих изображение. В теневом электронном микроскопе на образец направляется тонкий электронный луч (зонд), который на удалённом от объекта экране даёт увеличенное теневое изображение объекта. С помощью электронных микроскопов можно изучать изображения отдельных атомных плоскостей, дислокационные картины в металлах и сплавах, кристаллическую структуру различных объектов, в т. ч. биологических, крупных молекул и даже расположение ядер атомов.