elektron mikroskobu

elektron mikroskobu Klasik mikroskobun önemli bir varyantını temsil eder.Elektronların yardımıyla bir nesnenin yüzeyini veya içini görüntüleyebilir.

Elektron mikroskobu nedir?

Daha önceki zamanlarda elektron mikroskobu da denirdi Mikroskop üstü. Elektronik ışınların uygulanmasıyla nesnelerin görsel olarak büyütülmesine izin veren bilimsel bir araç olarak hizmet eder ve bu da daha kapsamlı bir inceleme sağlar.

Bir elektron mikroskobu ile, bir ışık mikroskobundan çok daha yüksek çözünürlükler elde edilebilir. En iyi durumda, ışık mikroskopları iki bin kat büyütme elde edebilir. İki nokta arasındaki mesafe ışık dalga boyunun yarısından azsa, insan gözü artık onları ayrı ayrı göremez.

Öte yandan bir elektron mikroskobu 1: 1.000.000 büyütme elde eder. Bu, elektron mikroskobunun dalgalarının ışık dalgalarından önemli ölçüde daha kısa olduğu gerçeğine kadar izlenebilir. Bozucu hava moleküllerini ortadan kaldırmak için elektron ışını, büyük elektrik alanları kullanılarak bir vakumda nesneye odaklanır.

İlk elektron mikroskobu, 1931'de Alman elektrik mühendisleri Ernst Ruska (1906-1988) ve Max Knoll (1897-1969) tarafından oluşturuldu. Başlangıçta görüntü olarak elektron geçirgen nesneler kullanılmadı, ancak metalden yapılmış küçük ızgaralar kullanıldı. Ernst Ruska ayrıca 1938'de ticari amaçla kullanılan ilk elektron mikroskobunu yaptı. 1986'da Ruska, süper mikroskobu için Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.

Yıllar geçtikçe, elektron mikroskobu sürekli olarak yeni tasarımlara ve teknik iyileştirmelere tabi tutuldu, böylece elektron mikroskobu bugün bilimin vazgeçilmez bir parçası haline geldi.

Şekiller, türler ve türler

En önemli temel elektron mikroskobu türleri arasında taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve transmisyon elektron mikroskobu (TEM) bulunur. Taramalı elektron mikroskobu, büyük bir nesnenin üzerinde ince bir elektron demetini tarar. Nesneden çıkan veya geriye saçılan elektronlar veya diğer sinyaller eşzamanlı olarak algılanabilir. Elektron ışınının algıladığı görüntü noktasının yoğunluk değeri, algılanan akım tarafından belirlenir.

Kural olarak, belirlenen veriler bağlı bir ekranda görüntülenebilir. Bu sayede kullanıcı gerçek zamanlı olarak görüntünün yapısını takip edebilmektedir. Elektronik ışınlarla tararken, elektron mikroskobu nesnenin yüzeyi ile sınırlıdır. Görselleştirme için cihaz, görüntüleri bir flüoresan ekrana yönlendirir. Fotoğraf çektikten sonra fotoğraflar 1: 200.000'e kadar büyütülebilir.

Ernst Ruska tarafından yapılan bir transmisyon elektron mikroskobu kullanıldığında, incelenecek olan ve uygun şekilde ince olması gereken nesne elektronlar tarafından ışınlanır. Nesnenin uygun kalınlığı, nesnenin atomlarının atom sayısına, istenen çözünürlüğe ve hızlanma voltajının seviyesine bağlı olarak birkaç nanometre ile birkaç mikrometre arasında değişir. İvme voltajı ne kadar düşük ve atom numarası ne kadar yüksekse, nesne o kadar ince olmalıdır. Transmisyon elektron mikroskobunun görüntüsü emilen elektronlar tarafından oluşturulur.

Elektron mikroskobunun diğer alt tipleri, karmaşık protein yapılarını incelemek için kullanılan siroelektron mikroskobu (KEM) ve çok yüksek bir ivme aralığına sahip olan yüksek voltajlı elektron mikroskobudur. Büyük nesneleri temsil etmek için kullanılır.

Yapı ve işlevsellik

Bir elektron mikroskobunun yapısı, ışık mikroskobu ile çok az ortak noktaya sahip gibi görünüyor. Ancak paralellikler var. Elektron tabancası üstte bulunur. En basit durumda, bir tungsten tel olabilir. Bu ısıtılır ve elektron yayar. Elektron ışını, halka şeklindeki elektromıknatıslarla odaklanır. Elektromıknatıslar, ışık mikroskobundaki lenslere benzer.

İnce elektron ışını artık elektronları numuneden bağımsız olarak çıkarabilir. Elektronlar daha sonra bir görüntünün oluşturulabileceği bir detektör tarafından tekrar yakalanır. Elektron ışını hareket etmezse, yalnızca bir nokta görüntülenebilir. Ancak, bir alan taranırsa bir değişiklik meydana gelir. Elektron ışını, elektromıknatıslar tarafından saptırılır ve incelenecek nesnenin üzerinde çizgi çizgi yönlendirilir. Bu tarama, nesnenin büyütülmüş ve yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü sağlar.

Muayene eden kişi nesneye yaklaşmak isterse, yalnızca elektron ışınının tarandığı alanı azaltması gerekir. Tarama alanı ne kadar küçükse, nesne o kadar büyük görüntülenir.

İnşa edilecek ilk elektron mikroskobu incelediği nesneleri 400 kat büyüttü. Günümüzde, aletler bir nesneyi 500.000 kat büyütebilir.

Tıbbi ve sağlık yararları

Elektron mikroskobu tıp ve biyoloji gibi bilimsel alanlar için en önemli buluşlardan biridir. Alet ile harika inceleme sonuçları elde edilebilir.

Tıp için özellikle önemli olan, virüslerin artık bir elektron mikroskobu ile de incelenebiliyor olmasıydı. Virüsler bakterilerden birçok kez daha küçüktür, bu nedenle ışık mikroskobu ile ayrıntılı olarak gösterilemezler.

Bir hücrenin içi de ışık mikroskobu ile tam olarak araştırılamaz. Ancak elektron mikroskobu ile bu durum değişti. Günümüzde AIDS (HIV) veya kuduz gibi tehlikeli hastalıklar elektronik mikroskoplarla çok daha iyi araştırılabilmektedir.

Bununla birlikte, elektron mikroskobunun da bazı dezavantajları vardır. Örneğin, incelenen nesneler, ısındığı veya hızlı elektronlar tüm atomlarla çarpıştığı için elektron ışınından etkilenebilir. Ek olarak, bir elektron mikroskobunun edinme ve bakım maliyetleri çok yüksektir. Bu nedenle, araçlar esas olarak araştırma enstitüleri veya özel hizmet sağlayıcılar tarafından kullanılmaktadır.