МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ
Значительное увеличение разрешающей способности в микроскопе можно получить при использовании пучков быстролетящих в вакууме электронов. Эффект взаимодействия электронных пучков с веществом используется в электронных микроскопах. Принципиально разрешение электронного микроскопа могло бы превосходить разрешение светового микроскопа в сотни тысяч раз, так как эквивалентная длина волны для электрона
, (4.6)
где h — постоянная Планка; U— ускоряющая разность потенциалов.
Однако разрешение определяется не только явлениями дифракции, но и различными аберрациями электронных линз, используемых для фокусировки электронных пучков. Эти аберрации полностью некоррелируемы, хотя и несколько исправляются главным образом диафрагмированием и применением электронных пучков малых апертур. Поэтому разрешение современных электронных микроскопов не превышает 0,45—0,5 мкм и всего в несколько сот раз выше разрешения лучшего светового (ультрафиолетового) микроскопа (200—250 мкм).
Окончательное изображение в микроскопе формируется на флуоресцирующем экране или фотопластинке. Контраст изображения определяется долями электронов, рассеянных на микроучастке и прошедших через апертуру. Для управления электронными пучками используются центрированные максимально симметричные электрические и магнитные поля, т. е. электронные линзы электростатического или магнитного типов. При получении изображений достаточной яркости непосредственно в электронном микроскопе с увеличением в несколько сот тысяч раз плотность тока на объекте должна достигать нескольких ампер на квадратный сантиметр. Чтобы уменьшить нагрев образца, приходится сильно уменьшать облучаемую область (до нескольких квадратных микрометров). Важным достоинством электронного микроскопа является большая глубина резкости, превосходящая почти на три порядка глубину резкости оптического микроскопа.
Метод эмиссионной электронной микроскопии позволяет получить изображение объекта в электронах, которые эмитирует сам объект. Эмиссия может быть результатом нагрева (термоэлектронная эмиссия), освещения (фотоэлектронная эмиссия), бомбардировки электронами или ионами (вторичная электронная или ионно-электронная эмиссия), действия сильных электрических полей (автоэлектронная эмиссия). Разрешение эмиссионных микроскопов значительно хуже просвечивающих ив зависимости от типа эмиссии достигает 20—100 мкм.
В методе отражательной электронной микроскопии () изображение формируется в отраженных образцом электронах. Распределение отраженных электронов существенно зависит от углов облучения и наблюдения, а также от материала образца. Разрешение такого микроскопа не выше 25—30 мкм.
В методе растровой электронной микроскопии (РЭМС) образец сканируется тонким электронным пучком, обегающим за время развертки всю исследуемую поверхность. В каждой точке соприкосновения электронного луча с веществом возникает ряд излучений: вторичные и рассеянные электроны, рентгеновские лучи, световое излучение и т. д., которые используются для получения изображений на экранах электронно-лучевых трубок. Разрешение растровых микроскопов определяется диаметром пучка и видом используемого излучения.
Теневое изображение объекта получается с помощью метода теневой электронной микроскопии (ТЭМС), при котором тонкий электронный пучок, облучающий образец, остается неподвижным. Разрешение теневого микроскопа определяется диаметром пучка и характером дифракционных явлений. На образование изображения влияют различия в рассеянии и поглощении электронов разными участками образца. Яркость изображения получается значительно ниже, чем при использовании метода просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМС), и для ее увеличения возможно применение способов повышения контраста, например, с помощью электронно-оптических преобразователей.
Непосредственное исследование жидких проб в электронных микроскопах невозможно, поэтому обязательной является предварительная их подготовка: обезвоживание, высушивание и заключение в некоторую формирующую среду, которая исключает появление артефактов, способных исказить результаты исследований.
Достарыңызбен бөлісу: |
