يمثل المجهر الإلكتروني اختلافًا كبيرًا في المجهر الكلاسيكي. بمساعدة الإلكترونات ، يمكنه تصوير السطح أو الجزء الداخلي من الجسم.
ما هو المجهر الإلكتروني؟
يمثل المجهر الإلكتروني تباينًا كبيرًا في المجهر الكلاسيكي. في العصور السابقة ، كان المجهر الإلكتروني معروفًا أيضًا باسم المجهر الفائق. إنه بمثابة أداة علمية يمكن من خلالها تكبير الأشياء تصويريًا عن طريق تطبيق الحزم الإلكترونية ، مما يسمح بإجراء فحوصات أكثر شمولاً. يمكن تحقيق دقة أعلى بكثير باستخدام المجهر الإلكتروني مقارنة بالمجهر الضوئي. يمكن أن تحقق المجاهر الضوئية تكبيرًا يصل إلى ألفي مرة في أفضل حالة. ومع ذلك ، إذا كانت المسافة بين نقطتين أقل من نصف الطول الموجي للضوء ، فإن العين البشرية لم تعد قادرة على التمييز بينهما بشكل منفصل. من ناحية أخرى ، يحقق المجهر الإلكتروني تكبيرًا قدره 1: 1,000,000،XNUMX،XNUMX. يمكن أن يعزى ذلك إلى حقيقة أن موجات المجهر الإلكتروني أقصر بكثير من موجات الضوء. للقضاء على تدخل الهواء الجزيئات، شعاع الإلكترون يركز على الجسم في الفراغ بواسطة الحقول الكهربائية الهائلة. تم تطوير أول مجهر إلكتروني في عام 1931 من قبل المهندسين الكهربائيين الألمان إرنست روسكا (1906-1988) وماكس نول (1897-1969). ومع ذلك ، في البداية ، كانت حواجز شبكية معدنية صغيرة بدلاً من الأجسام الشفافة الإلكترونية بمثابة صور. قام إرنست روسكا أيضًا ببناء أول مجهر إلكتروني يستخدم لأغراض تجارية في عام 1938. وفي عام 1986 ، حصل روسكا على جائزة نوبل في الفيزياء عن مجهره الفائق. على مر السنين ، تعرض المجهر الإلكتروني باستمرار لتصاميم جديدة وتحسينات تقنية ، بحيث أصبح من المستحيل في الوقت الحاضر تخيل العلم بدون المجهر الإلكتروني.
الأشكال والأنواع والأنواع
تشمل الأنواع الأساسية الرئيسية للمجهر الإلكتروني المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM). يقوم المجهر الإلكتروني الماسح بمسح شعاع إلكتروني رفيع عبر جسم صلب. يمكن الكشف بشكل متزامن عن الإلكترونات أو الإشارات الأخرى التي تظهر مرة أخرى من الكائن أو تكون مبعثرة للخلف. يحدد التيار المكتشف قيمة شدة البكسل التي يمسحها شعاع الإلكترون. كقاعدة عامة ، يمكن عرض البيانات المحددة على شاشة متصلة. بهذه الطريقة ، يكون المستخدم قادرًا على متابعة تراكم الصورة في الوقت الفعلي. عند المسح باستخدام الحزم الإلكترونية ، يقتصر المجهر الإلكتروني على سطح الجسم. من أجل التصور ، تقوم الأداة بتوجيه الصور عبر شاشة الفلورسنت. بعد التصوير ، يمكن تكبير الصور حتى 1: 200,000. عند استخدام المجهر الإلكتروني النافذ ، الذي أنشأه إرنست روسكا ، فإن الجسم المراد فحصه ، والذي يجب أن يكون نحيفًا مناسبًا ، يتم تشعيعه بواسطة الإلكترونات. يختلف السُمك المناسب للجسم من بضعة نانومترات إلى عدة ميكرومتر ، وهو ما يعتمد على العدد الذري لذرات مادة الجسم ، والدقة المطلوبة ، ومستوى الجهد المتسارع. كلما انخفض الجهد المتسارع وكلما زاد الرقم الذري ، يجب أن يكون الجسم أرق. تتكون صورة المجهر الإلكتروني النافذ من الإلكترونات الممتصة. تشمل الأنواع الفرعية الأخرى من المجهر الإلكتروني مجهر kyroelectron (KEM) ، والذي يستخدم لدراسة الهياكل البروتينية المعقدة ، والمجهر الإلكتروني عالي الجهد ، والذي يتميز بهامش تسريع عالي جدًا. يتم استخدامه لتصوير كائنات واسعة النطاق.
هيكل وطريقة التشغيل
يبدو أن بنية المجهر الإلكتروني تشترك في القليل مع المجهر الضوئي في الداخل. ومع ذلك ، هناك أوجه تشابه. على سبيل المثال ، يوجد مسدس الإلكترون في الأعلى. في أبسط الحالات ، يمكن أن يكون هذا سلكًا من التنجستن. يسخن هذا ويصدر إلكترونات. يتم تركيز شعاع الإلكترون بواسطة مغناطيس كهربائي ، له شكل يشبه الحلقة. المغناطيسات الكهربائية تشبه العدسات الموجودة في المجهر الضوئي. شعاع الإلكترون الدقيق قادر الآن على إخراج الإلكترونات من العينة بشكل مستقل. ثم يتم جمع الإلكترونات مرة أخرى بواسطة كاشف ، يمكن من خلاله إنشاء صورة. إذا لم تتحرك شعاع الإلكترون ، فيمكن تصوير نقطة واحدة فقط ، ومع ذلك ، إذا تم مسح السطح ، يحدث تغيير. ينحرف شعاع الإلكترون عن طريق المغناطيس الكهربائي ويتم توجيهه سطراً بسطر فوق الكائن المراد فحصه. يتيح هذا المسح الحصول على صورة مكبرة وعالية الدقة للكائن. إذا أراد الفاحص الاقتراب أكثر من الكائن ، فإنه يحتاج فقط إلى تقليل المنطقة التي يتم منها مسح شعاع الإلكترون. كلما صغرت منطقة المسح ، زاد حجم عرض الكائن. قام أول مجهر إلكتروني تم تصنيعه بتكبير الأشياء التي تم فحصها 400 مرة. في العصر الحديث ، يمكن للأدوات تكبير أي شيء حتى 500,000 مرة.
الفوائد الطبية والصحية
بالنسبة للطب والفروع العلمية مثل علم الأحياء ، يعد المجهر الإلكتروني من أهم الاختراعات. وبالتالي ، يمكن الحصول على نتائج فحص رائعة باستخدام الأداة. كانت حقيقة ذلك مهمة بشكل خاص بالنسبة للطب الفيروسات يمكن الآن أيضًا فحصها بالمجهر الإلكتروني. الفيروسات، على سبيل المثال ، أصغر بعدة مرات من بكتيريا، لذلك لا يمكن تصويرها بالتفصيل بواسطة المجهر الضوئي. ولا يمكن فهم الجزء الداخلي للخلية بالتفصيل باستخدام المجاهر الضوئية. ومع ذلك ، تغير هذا مع المجهر الإلكتروني. في الوقت الحاضر ، الأمراض الخطيرة مثل الإيدز (فيروس نقص المناعة البشرية) أو داء الكلب يمكن فحصها بشكل أفضل باستخدام المجاهر الإلكترونية. ومع ذلك ، فإن المجهر الإلكتروني له أيضًا بعض العيوب. على سبيل المثال ، يمكن أن تتأثر الأشياء التي تم فحصها بشعاع الإلكترون بسبب التسخين أو بسبب اصطدام الإلكترونات المسرعة بذرات كاملة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكاليف شراء المجهر الإلكتروني وصيانته مرتفعة للغاية. لهذا السبب ، يتم استخدام الأدوات بشكل أساسي من قبل معاهد البحث أو مقدمي الخدمات الخاصين.
