Kính hiển vi nguyên tử Những điểm giống và khác nhau của Nguyên lý tạo ảnh của kính hiển vi quang học
Dựa trên khái niệm quang điện tử, kính hiển vi điện tử là một thiết bị hiển thị các chi tiết phức tạp của các chất ở độ phóng đại cực cao bằng cách sử dụng chùm điện tử và thấu kính điện tử trái ngược với chùm ánh sáng và thấu kính quang học.
Khoảng cách ngắn nhất mà kính hiển vi điện tử có thể bắc cầu giữa hai điểm lân cận được sử dụng để mô tả khả năng phân giải của nó. Độ phân giải của kính hiển vi điện tử truyền qua trong những năm 1970 là khoảng 0.3 nanomet (khả năng phân giải của mắt người là khoảng 0,1 milimét). Giờ đây, độ phóng đại cực đại của kính hiển vi điện tử vượt quá 3 triệu lần, so với độ phóng đại cực đại của kính hiển vi quang học chỉ khoảng 2000 lần, có thể quan sát trực tiếp các nguyên tử của một số kim loại nặng và mạng nguyên tử có trật tự trong tinh thể bằng kính hiển vi điện tử.
Khi các nhà khoa học người Đức Knorr-Bremse và Ruska sửa đổi máy hiện sóng điện áp cao với nguồn điện tử phóng điện cực âm lạnh và ba thấu kính điện tử vào năm 1931, họ đã có thể thu được hình ảnh được phóng đại hơn mười lần, xác nhận khả năng tồn tại của hình ảnh phóng đại. sử dụng kính hiển vi điện tử. Sau những tiến bộ của Ruska, khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử đạt 50 nanomet vào năm 1932, gần gấp 10 lần so với kính hiển vi quang học vào thời điểm đó. Kết quả là, mọi người bắt đầu chú ý nhiều hơn đến kính hiển vi điện tử.
Để điều chỉnh sự bất đối xứng quay của thấu kính điện tử, Hill ở Hoa Kỳ đã sử dụng một bộ làm loạn thị vào những năm 1940. Cải tiến này đã giúp khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử tiến bộ và cuối cùng đạt đến trình độ ngày nay. Một kính hiển vi điện tử truyền qua với độ phân giải 3 nanomet đã được chế tạo thành công ở Trung Quốc vào năm 1958 và một kính hiển vi điện tử lớn với độ phân giải 0,3 nanomet đã được sản xuất ở đó vào năm 1979.
Mặc dù khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử lớn hơn nhiều so với khả năng phân giải của kính hiển vi quang học, nhưng việc quan sát các sinh vật sống là một thách thức vì kính hiển vi điện tử phải hoạt động trong chân không và sự chiếu xạ của chùm tia điện tử sẽ gây ra sự phá hủy bức xạ đối với các mẫu sinh học. Nó cũng cần được nghiên cứu thêm về cách cải thiện độ sáng của pháo điện tử và cỡ nòng của thấu kính điện tử, cùng những thứ khác.
Một phép đo cơ bản của kính hiển vi điện tử là khả năng phân giải, nó phụ thuộc vào góc hình nón tới và bước sóng của chùm tia điện tử khi nó đi qua vật liệu. Trong khi bước sóng của chùm electron tương quan với điện áp gia tốc, thì bước sóng của ánh sáng khả kiến nằm trong khoảng từ 300 đến 700 nanomet. Bước sóng của chùm electron là khoảng 0,0053–0,0037 nanomet khi điện áp gia tốc là 50–100 kV. Ngay cả khi góc hình nón của chùm tia điện tử chỉ bằng 1 phần trăm so với góc của kính hiển vi quang học, khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử vẫn lớn hơn đáng kể so với kính hiển vi quang học vì bước sóng của chùm tia điện tử ngắn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến.
