電子顕微鏡

の 電子顕微鏡 古典的な顕微鏡の重要な変形であり、電子の助けを借りて、物体の表面または内部を画像化できます。

電子顕微鏡とは何ですか？

以前は電子顕微鏡も呼ばれていました 顕微鏡の上。これは、電子線を適用することによりオブジェクトを視覚的に拡大できる科学ツールとして機能し、より徹底的な調査が可能になります。

電子顕微鏡を使用すると、光学顕微鏡を使用するよりもはるかに高い解像度を実現できます。最良のシナリオでは、光学顕微鏡は2000倍の倍率を達成できます。 2点間の距離が光の波長の半分より短い場合、人間の目はそれらを別々に見ることができなくなります。

一方、電子顕微鏡は、1：1,000,000の倍率を達成します。これは、電子顕微鏡の波が光の波よりもかなり短いという事実に遡ることができます。干渉する空気分子を排除するために、電子ビームは大規模な電場によって真空中の物体に集束されます。

最初の電子顕微鏡は、1931年にドイツの電気技術者Ernst Ruska（1906-1988）とMax Knoll（1897-1969）によって作成されました。ただし、当初は電子透過性のオブジェクトは画像として使用されていませんでしたが、金属製の小さなグリッドが使用されていました。エルンストルスカも1938年に最初の電子顕微鏡を製造し、商用目的で使用しました。 1986年、ルスカはスーパー顕微鏡でノーベル物理学賞を受賞しました。

長年にわたって、電子顕微鏡は絶えず新しい設計と技術的改善にさらされてきたため、電子顕微鏡は今日の科学の不可欠な一部になりました。

形状、タイプ、タイプ

電子顕微鏡の最も重要な基本タイプには、走査型電子顕微鏡（SEM）と透過型電子顕微鏡（TEM）があります。走査型電子顕微鏡は、巨大な物体上で細い電子ビームを走査します。物体から出現する、または散乱して戻ってくる電子またはその他の信号は、同期して検出できます。電子ビームが検出するイメージポイントの強度値は、検出された電流によって決まります。

原則として、決定されたデータは接続された画面に表示できます。このようにして、ユーザーは画像の構造をリアルタイムで追跡することができます。電子ビームでスキャンする場合、電子顕微鏡は対象物の表面に限定されます。視覚化のために、機器は画像を蛍光スクリーンに向けます。写真を撮った後、1：200,000まで拡大できます。

Ernst Ruska製の透過型電子顕微鏡を使用する場合、適切に薄い必要がある検査対象に電子が照射されます。物体の適切な厚さは、数ナノメートルから数マイクロメートルの間で変化します。これは、物体の材料の原子の原子番号、必要な解像度、および加速電圧のレベルによって異なります。加速電圧が低く、原子番号が高いほど、オブジェクトは薄くなければなりません。透過型電子顕微鏡の画像は、吸収された電子によって作成されます。

電子顕微鏡のその他のサブタイプは、複雑なタンパク質構造を調べるために使用されるサイクロエレクトロン顕微鏡（KEM）と、非常に高い加速度範囲を持つ高電圧電子顕微鏡です。大きなオブジェクトを表すために使用されます。

構造と機能

電子顕微鏡の構造は、光学顕微鏡とほとんど共通点がないようです。しかし、類似点があります。電子銃は上部にあります。最も単純なケースでは、タングステンワイヤを使用できます。これは加熱され、電子を放出します。電子ビームは環状の電磁石によって集束されます。電磁石は光学顕微鏡のレンズに似ています。

微細な電子ビームは、サンプルから独立して電子をノックアウトできるようになりました。その後、電子は検出器によって再び捕捉され、そこから画像を生成できます。電子ビームが動かない場合は、1点しか撮像できません。ただし、領域をスキャンすると、変更が発生します。電子ビームは電磁石によって偏向され、検査対象の物体上をラインごとにガイドされます。このスキャンにより、オブジェクトの拡大された高解像度イメージが可能になります。

検査者がオブジェクトに近づきたい場合は、電子ビームがスキャンされる領域を減らすだけで済みます。スキャン領域が小さいほど、オブジェクトが大きく表示されます。

最初に構築された電子顕微鏡は、400倍に拡大して検査対象を拡大しました。現在、器具はオブジェクトを50万倍に拡大することさえできます。

医療と健康上のメリット

電子顕微鏡は、医学や生物学などの科学分野で最も重要な発明の1つです。素晴らしい検査結果が装置で達成できます。

医学にとって特に重要なことは、ウイルスが電子顕微鏡でも検査できるようになったという事実でした。ウイルスはバクテリアより何倍も小さいため、光学顕微鏡では詳細を示すことができません。

光学顕微鏡でも細胞の内部を正確に探ることはできません。しかし、電子顕微鏡ではこれが変わりました。今日、AIDS（HIV）や狂犬病などの危険な病気は、電子顕微鏡を使ってよりよく研究することができます。

しかし、電子顕微鏡にはいくつかの欠点もあります。たとえば、検査対象のオブジェクトは、加熱されるか、急速な電子が原子全体と衝突するため、電子ビームの影響を受ける可能性があります。さらに、電子顕微鏡の取得および保守コストは非常に高くなります。このため、この機器は主に研究機関や民間のサービスプロバイダーによって使用されます。