Электронный микроскоп
Электро́нный микроско́п (ЭМ) — прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока пучка электронов с энергиями 200 В ÷ 400 кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля.
Содержание |
Виды электронных микроскопов
Просвечивающая микроскопия
Пучок электронов, пройдя через образец, формирует изображение на экране или пластинке.
Растровая(сканирующая) микроскопия
В основе лежит телевизионный принцип развертки тонкого пучка электронов по поверхности образца.
- Растровый электронный микроскоп
- Отражательный электронный микроскоп
История создания электронного микроскопа
Появление электронного микроскопа стало возможным после ряда физических открытий конца XIX — начала XX века. Это открытие в 1897 году электрона (Дж. Томсон) и экспериментальное обнаружение в 1926 году волновых свойств электрона (К. Дэвиссон, Л. Джермер), подтверждающее выдвинутую в 1924 году де Бройлем гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме всех видов материи. В 1926 году немецкий физик Г. Буш создал магнитную линзу, позволяющую фокусировать электронные лучи, что послужило предпосылкой для создания в 1930-х годах первого электронного микроскопа.
В 1931 году Р. Руденберг получил патент на просвечивающий электронный микроскоп, а в 1932 году М. Кнолль и Э. Руска построили первый прототип современного прибора. Эта работа Э. Руски в 1986 году была отмечена Нобелевской премией по физике, которую присудили ему и изобретателям сканирующего зондового микроскопа Герду Карлу Биннигу и Генриху Рореру. Использование просвечивающего электронного микроскопа для научных исследований было начато в конце 1930-х годов и тогда же появился первый коммерческий прибор, построенный фирмой Siemens.
В конце 1930-х — начале 1940-х годов появились первые растровые электронные микроскопы, формирующие изображение объекта при последовательном перемещении электронного зонда малого сечения по объекту. Массовое применение этих приборов в научных исследованиях началось в 1960-х годах, когда они достигли значительного технического совершенства.
В качестве самостоятельного раздела сформировалась электронная оптика.
Сферы применения электронных микроскопов
Полупроводники и хранение данных
- Редактирование схем
- Метрология 3D
- Анализ дефектов
- Анализ неисправностей
Биология и биологические науки
- Криобиология
- Локализация белков
- Электронная томография
- Клеточная томография
- Крио-электронная микроскопия
- Токсикология
- Биологическое производство и мониторинг загрузки вирусов
- Анализ частиц
- Фармацевтический контроль качества
- 3D изображения тканей
- Вирусология
- Стеклование
Научные исследования
- Квалификация материалов
- Подготовка материалов и образцов
- Создание нанопрототипов
- Нанометрология
- Тестирование и снятие характеристик устройств
- Исследования микроструктуры металлов
Промышленность
- Создание изображений высокого разрешения
- Снятие микрохарактеристик 2D и 3D
- Макрообразцы для нанометрической метрологии
- Обнаружение и снятие параметров частиц
- Конструирование прямого пучка
- Эксперименты с динамическими материалами
- Подготовка образцов
- Судебная экспертиза
- Добыча и анализ полезных ископаемых
- Химия/Нефтехимия
Основные мировые производители электронных микроскопов
- Carl Zeiss NTS GmbH — Германия
- Delong Group
- FEI Company — США (слилась с Philips Electron Optics)
- FOCUS GmbH — Германия
- Hitachi — Япония
- JEOL — Япония (Japan Electron Optics Laboratory)
- KYKY — Китай
- Nion Company — США
- Tescan — Чехия
- ОАО «SELMI» — Украина
