Kính hiển vi điện tử Kính hiển vi quang học Nguyên lý tạo ảnh Điểm giống và khác nhau
Kính hiển vi điện tử là một thiết bị sử dụng chùm tia điện tử và thấu kính điện tử thay vì chùm ánh sáng và thấu kính quang học để chụp ảnh cấu trúc mịn của các chất ở độ phóng đại rất cao dựa trên nguyên tắc quang học điện tử.
Khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử được thể hiện bằng khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm liền kề mà nó có thể phân giải. Vào những năm 1970, kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải khoảng 0.3 nanomet (khả năng phân giải của mắt người là khoảng 0,1 milimét). Hiện nay độ phóng đại tối đa của kính hiển vi điện tử vượt quá 3 triệu lần, trong khi độ phóng đại tối đa của kính hiển vi quang học là khoảng 2000 lần, do đó có thể quan sát trực tiếp các nguyên tử của một số kim loại nặng và mạng nguyên tử sắp xếp gọn gàng trong tinh thể qua kính hiển vi điện tử .
Năm 1931, Knorr-Bremse và Ruska của Đức đã trang bị lại máy hiện sóng điện áp cao với nguồn điện tử phóng điện catốt lạnh và ba thấu kính điện tử, và thu được hình ảnh phóng đại hơn mười lần, xác nhận khả năng chụp ảnh phóng đại của kính hiển vi điện tử. Năm 1932, sau sự cải tiến của Ruska, độ phân giải của kính hiển vi điện tử đạt 50 nanomet, gấp khoảng mười lần độ phân giải của kính hiển vi quang học lúc bấy giờ, vì vậy kính hiển vi điện tử bắt đầu nhận được sự chú ý của mọi người.
Vào những năm 1940, Hill ở Hoa Kỳ đã sử dụng kính hiển vi điện tử để bù lại sự bất đối xứng quay của thấu kính điện tử, điều này đã tạo ra một bước đột phá mới về khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử và dần đạt đến trình độ hiện đại. Ở Trung Quốc, kính hiển vi điện tử truyền qua đã được phát triển thành công vào năm 1958 với độ phân giải 3 nanomet và năm 1979, kính hiển vi điện tử lớn với độ phân giải 0,3 nanomet đã được sản xuất.
Mặc dù khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử tốt hơn nhiều so với kính hiển vi quang học, nhưng rất khó quan sát các sinh vật sống vì kính hiển vi điện tử cần hoạt động trong điều kiện chân không và sự chiếu xạ của chùm tia điện tử cũng sẽ khiến các mẫu sinh vật bị bị tổn thương do phóng xạ. Các vấn đề khác, chẳng hạn như cải thiện độ sáng của súng điện tử và chất lượng của thấu kính điện tử, cũng cần được nghiên cứu thêm.
Độ phân giải là một chỉ số quan trọng của kính hiển vi điện tử, nó liên quan đến góc hình nón tới và bước sóng của chùm tia điện tử đi qua mẫu. Bước sóng của ánh sáng khả kiến là khoảng {{0}} nanomet, trong khi bước sóng của chùm tia điện tử có liên quan đến hiệu điện thế gia tốc. Khi điện áp gia tốc là 50-100 kV thì bước sóng của chùm tia điện tử vào khoảng 0.0053-0.0037 nanomet. Do bước sóng của chùm tia điện tử nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến, ngay cả khi góc nón của chùm tia điện tử chỉ bằng 1% so với góc của kính hiển vi quang học, thì khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử vẫn vượt trội hơn nhiều so với bước sóng đó. của kính hiển vi quang học.
