מיקרוסקופ אלקטרונים

מיקרוסקופ אלקטרונים (Electron Microscope) הוא מכשיר שמגדיל עצמים זעירים מאוד.
ההגדלה נעשית באמצעות קרן אלקטרונים במקום אור. אלקטרון, חלקיק קטן בעל מטען שלילי.
מיקרוסקופ אלקטרונים יכול להגדיל עד פי 10,000,000 ולהשיג רזולוציה גבוהה מאוד. רזולוציה, היכולת לראות פרטים קטנים.

הפיזיקאי הגרמני ארנסט רוסקה הבין שהאלקטרונים מתנהגים גם כמו גלים. הוא השתמש ברעיון זה כדי למקד קרן אלקטרונים, בדומה לעדשה שבאור. רוסקה ומקס נול בנו ב-1933 אב-טיפוס שהגדיל עד פי 400. רוסקה קיבל את פרס נובל לפיזיקה ב-1986 על עבודתו.
ב-1938 אלי פרנקלין ברטון ותלמידיו באוניברסיטת טורונטו בנו מיקרוסקופ אלקטרונים יעיל יותר, ששיפר את היישום המעשי.
גם היום הטכנולוגיה ממשיכה להתבסס על רעיונותיו של רוסקה ועל הקשר בין אורך גל לרזולוציה.
מיקרוסקופים אלה משמשים לבחינת תאים ומיקרואורגניזמים, מולקולות גדולות, דגימות ביופסיה, חומרים מתכתיים וננו-חומרים.

זהו הדגם המקורי. במיקרוסקופ זה נפלטת אלומת אלקטרונים מקתודה. קתודה, מקור אלקטרונים.
האלומת מוארכת במתח גבוה וממוקדת בעזרת עדשות מגנטיות. עדשות מגנטיות, שדות מגנטיים שמרכזים את האלקטרונים.
הדגימה צריכה להיות מאוד דקה, כדי שהאלקטרונים יעברו דרכה. חלק מהאלקטרונים שעברו יוצרים תמונה של המבנה הפנימי.
התמונה מוגדלת על ידי עדשות נוספות ומוקלטת על מסך פלואורסצנטי, צלחת צילום או חיישן CCD. CCD, התקן אלקטרוני ללכידת תמונה.
בגרסאות HRTEM (High Resolution TEM) תיקונים לסטיות (aberrations) שיפרו את הרזולוציה מאוד. בעזרת תיקונים אפשר לראות אטומים במרחקים של פחות מננומטרים.
ה-TEM נותן תמונה דו-ממדית ומאפשר לראות את פנימיות הדגימה.

ב-SEM התמונה נוצרת מזיהוי אלקטרונים שנפלטים מפני השטח לאחר פגיעה של הקרן. האלומת סורקת את הדגימה שורה אחר שורה (סריקה ברסטר).
מזהים אלקטרונים משניים ואלקטרונים מוחזרים בעזרת גלאים מיוחדים. מספר האלקטרונים מכל נקודה בונה את התמונה.
באופן כללי ה-TEM מציע רזולוציה גבוהה יותר. לעומת זאת, ה-SEM מדמה מבנה תלת־ממדי טוב יותר ויש לו עומק שדה גדול.

מיקרוסקופ אלקטרונים הוא מכשיר שמגדיל דברים מאוד קטנים.
הוא משתמש באלקטרונים במקום באור. אלקטרון, חלקיק קטן עם מטען חשמלי שלילי.
המכשיר יכול להראות פרטים של דברים שגם אור לא רואה.

המדען ארנסט רוסקה הבין שהאלקטרונים מתנהגים כמו גלים.
הוא בנה ב-1933 את המיקרוסקופ הראשון שהגדיל פי 400.
מאוחר יותר שיפרו את המכשיר והוא נכנס לשימוש במעבדות.

ב-TEM שולחים קרן אלקטרונים דרך דגימה רזה מאוד.
האלקטרונים שעוברים יוצרים תמונה של הפנים של הדגימה.
התמונה נרשמת על מסך או מצלמה מיוחדת.

ב-SEM הקרן סורקת את פני השטח שורה אחר שורה.
הדוגמה שולחת אלקטרונים חזרה, והם בונים את התמונה.
ה-SEM נותן תמונה שנראית תלת־ממדית ויש בו עומק ראייה גדול.