Bir sınıfta veya bilim laboratuarında bulabileceğiniz normal mikroskop tipi optik bir mikroskoptur. Optik mikroskop, görüntüyü 2000x'e kadar (genellikle çok daha az) büyütmek için ışık kullanır ve yaklaşık 200 nanometre çözünürlüğe sahiptir. Bir elektron mikroskobu ise görüntüyü oluşturmak için ışık yerine bir elektron demeti kullanır. Bir elektron mikroskobunun büyütülmesi, 50 pikometre (0.05 nanometre) çözünürlüğü ile 10.000.000x kadar yüksek olabilir.
Optik mikroskopta elektron mikroskobu kullanmanın avantajları çok daha yüksek büyütme ve çözme gücüdür. Dezavantajlar arasında ekipmanın maliyeti ve büyüklüğü, mikroskopi için numune hazırlamak ve mikroskop kullanmak için özel eğitim gereksinimi ve örnekleri görme ihtiyacı bulunmaktadır. boşlukta (bazı hidratlanmış numuneler kullanılabilmesine rağmen).
Bir elektron mikroskobunun nasıl çalıştığını anlamanın en kolay yolu onu sıradan bir ışık mikroskobu ile karşılaştırmaktır. Optik mikroskopta, bir numunenin büyütülmüş görüntüsünü görmek için bir mercek ve merceğe bakın. Optik mikroskop kurulumu bir örnek, lensler, bir ışık kaynağı ve görebileceğiniz bir görüntüden oluşur.
Bir elektron mikroskobunda, bir ışık demeti yerini bir elektron demeti alır. Elektronların onunla etkileşime girebilmesi için numunenin özel olarak hazırlanması gerekir. Numune odacığı içindeki hava, bir vakum oluşturmak için dışarı pompalanır, çünkü elektronlar bir gazda çok ilerlemez. Lensler yerine, elektromanyetik bobinler elektron ışınını odaklar. Elektromıknatıslar elektron huzmesini lenslerin ışığı büktüğü gibi bükmektedir. Görüntü elektronlarbu yüzden bir fotoğraf çekerek (bir elektron mikrografı) veya örneği bir monitörden izleyerek izlenir.
Görüntünün nasıl oluştuğuna, örneğin nasıl hazırlandığına ve görüntünün çözünürlüğüne göre farklılık gösteren üç ana elektron mikroskobu türü vardır. Bunlar transmisyon elektron mikroskopisi (TEM), tarama elektron mikroskopisi (SEM) ve tarama tünelleme mikroskopisidir (STM).
İcat edilecek ilk elektron mikroskopları transmisyon elektron mikroskoplarıydı. TEM'de, yüksek voltajlı bir elektron ışını, bir fotoğraf plakası, sensör veya flüoresan ekran üzerinde bir görüntü oluşturmak için çok ince bir numuneden kısmen iletilir. Oluşan görüntü iki boyutlu ve siyah beyazdır, röntgen. Tekniğin avantajı, çok yüksek büyütme ve çözünürlük yapabilmesidir (yaklaşık SEM'den daha iyi bir büyüklük sırası). Temel dezavantaj, çok ince örneklerle en iyi şekilde çalışmasıdır.
Taramalı elektron mikroskobunda, elektron demeti bir numunenin yüzeyi boyunca bir tarama deseninde taranır. Görüntü, elektron ışını tarafından uyarıldıklarında yüzeyden yayılan ikincil elektronlar tarafından oluşturulur. Dedektör, yüzey yapısına ek olarak alan derinliğini gösteren bir görüntü oluşturarak elektron sinyallerini eşler. Çözünürlük TEM'den düşük olsa da SEM iki büyük avantaj sunuyor. İlk olarak, bir numunenin üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturur. İkincisi, sadece yüzey tarandığından daha kalın örneklerde kullanılabilir.
Hem TEM'de hem de SEM'de, görüntünün örneğin doğru bir temsili olmadığını anlamak önemlidir. Numune, mikroskop, vakuma maruz kalmaktan veya elektron ışınına maruz kalmaktan.
Tarama tünelleme mikroskobu (STM) yüzeyleri atom seviyesinde görüntüler. Bireysel görüntüleyebilen tek elektron mikroskobu türüdür. atomları. Çözünürlüğü yaklaşık 0.1 nanometredir ve yaklaşık 0.01 nanometre derinliğindedir. STM sadece vakumda değil, aynı zamanda hava, su ve diğer gaz ve sıvılarda da kullanılabilir. Mutlak sıfırdan 1000 dereceye kadar C'ye kadar geniş bir sıcaklık aralığında kullanılabilir.
STM kuantum tünellemesine dayanır. Bir elektrik iletken ucu numunenin yüzeyine getirilir. Bir voltaj farkı uygulandığında, elektronlar uç ve örnek arasında tünel oluşturabilir. Ucun akımındaki değişiklik, bir görüntü oluşturmak için numune boyunca taranırken ölçülür. Diğer elektron mikroskopi türlerinden farklı olarak, cihaz uygun fiyatlı ve kolayca yapılabilir. Bununla birlikte, STM son derece temiz numuneler gerektirir ve çalışmasını sağlamak zor olabilir.