Elektroninis mikroskopas: taikymas ir nauda sveikatai

Elektroninis mikroskopas yra reikšmingas klasikinio mikroskopo variantas. Elektronų pagalba jis gali atvaizduoti daikto paviršių ar vidų.

Kas yra elektroninis mikroskopas?

Elektroninis mikroskopas yra reikšmingas klasikinio mikroskopo variantas. Ankstesniais laikais elektroninis mikroskopas taip pat buvo žinomas kaip supermikroskopas. Tai tarnauja kaip mokslinis instrumentas, per kurį objektus galima vaizdingai padidinti naudojant elektronines pluoštus, leidžiančius atlikti išsamesnius tyrimus. Daug didesnę skiriamąją gebą galima pasiekti naudojant elektroninį mikroskopą nei su šviesos mikroskopu. Šviesos mikroskopai geriausiu atveju gali padidinti du tūkstančius kartų. Tačiau jei atstumas tarp dviejų taškų yra mažesnis nei pusė šviesos bangos ilgio, žmogaus akis nebegali jų atskirti. Kita vertus, elektroniniu mikroskopu pasiekiamas 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX padidinimas. Tai galima sieti su tuo, kad elektroninio mikroskopo bangos yra žymiai trumpesnės nei šviesos bangos. Norėdami pašalinti trukdantį orą molekulės, elektronų pluoštas yra nukreiptas į objektą vakuume masyviais elektriniais laukais. Pirmąjį elektroninį mikroskopą 1931 m. Sukūrė vokiečių elektros inžinieriai Ernstas Ruska (1906–1988) ir Maxas Knollas (1897–1969). Tačiau iš pradžių vaizdais buvo naudojamos mažos metalinės grotelės, o ne elektronams skaidrūs daiktai. 1938 m. Ernstas Ruska taip pat sukonstravo pirmąjį elektroninį mikroskopą, naudojamą komerciniais tikslais. 1986 m. Ruska už savo supermikroskopą gavo Nobelio fizikos premiją. Per daugelį metų elektroninė mikroskopija buvo nuolat keičiama ir tobulinama, todėl šiais laikais neįmanoma įsivaizduoti mokslo be elektroninio mikroskopo.

Formos, rūšys ir rūšys

Pagrindiniai pagrindiniai elektronų mikroskopo tipai yra skenuojantis elektroninis mikroskopas (SEM) ir perdavimo elektroninis mikroskopas (TEM). Nuskaitymo elektroninis mikroskopas nuskaito ploną elektronų pluoštą per kietą daiktą. Elektronai ar kiti signalai, kurie vėl atsiranda iš objekto arba yra išsibarstę, gali būti aptikti sinchroniškai. Aptikta srovė nustato pikselio, kurį nuskaito elektronų pluoštas, intensyvumo vertę. Paprastai nustatyti duomenys gali būti rodomi prijungtame ekrane. Tokiu būdu vartotojas gali realiuoju laiku stebėti vaizdo kaupimąsi. Skenuojant elektroninėmis pluoštais, elektroninis mikroskopas apsiriboja objekto paviršiumi. Vizualizavimui prietaisas nukreipia vaizdus per fluorescencinį ekraną. Po fotografavimo vaizdus galima padidinti iki 1: 200,000 XNUMX. Naudojant perdavimo elektroninį mikroskopą, kurį sukūrė Ernstas Ruska, tiriamas objektas, kuris turi būti atitinkamo plonumo, yra apšvitinamas elektronų. Tinkamas objekto storis svyruoja nuo kelių nanometrų iki kelių mikrometrų, o tai priklauso nuo objekto medžiagos atomų atominio skaičiaus, norimos skiriamosios gebos ir greitėjančios įtampos lygio. Kuo mažesnė greitėjimo įtampa ir kuo didesnis atomo skaičius, tuo objektas turi būti plonesnis. Transmisijos elektroninio mikroskopo vaizdą formuoja absorbuoti elektronai. Kiti elektronų mikroskopo potipiai yra kyroelektroninis mikroskopas (KEM), kuris naudojamas tiriant sudėtingas baltymų struktūras, ir aukštos įtampos elektroninis mikroskopas, kurio pagreičio skirtumas yra labai didelis. Jis naudojamas vaizduoti didelius objektus.

Struktūra ir veikimo būdas

Atrodo, kad elektroninio mikroskopo struktūra turi mažai ką bendro su šviesos mikroskopu viduje. Nepaisant to, yra paralelių. Pavyzdžiui, elektronų pistoletas yra viršuje. Paprasčiausiu atveju tai gali būti volframo viela. Tai kaitinama ir skleidžia elektronus. Elektronų pluoštą sutelkia elektromagnetai, kurie turi žiedo formą. Elektromagnetai yra panašūs į šviesos mikroskopo lęšius. Smulkusis elektronų pluoštas dabar gali savarankiškai išmušti elektronus iš mėginio. Tada detektorius vėl surenka elektronus, iš kurių galima generuoti vaizdą. Jei elektronų pluoštas nejuda, galima vaizduoti tik vieną tašką. Tačiau, jei atliekamas paviršiaus nuskaitymas, įvyksta pokytis. Elektronų pluoštas nukreipiamas elektromagnetais ir linija po linijos nukreipiamas virš tiriamo objekto. Šis nuskaitymas įgalina padidintą ir didelės raiškos objekto vaizdą. Jei egzaminuotojas nori dar labiau priartėti prie objekto, jam tereikia sumažinti plotą, iš kurio nuskaitomas elektronų pluoštas. Kuo mažesnis nuskaitymo plotas, tuo didesnis objektas rodomas. Pirmasis sukonstruotas elektroninis mikroskopas tiriamus objektus padidino 400 kartų. Šiais laikais instrumentai gali padidinti objektą net 500,000 XNUMX kartų.

Medicinos ir sveikatos nauda

Medicinai ir mokslo šakoms, tokioms kaip biologija, elektroninis mikroskopas yra vienas iš svarbiausių išradimų. Taigi, naudojant instrumentą galima gauti fantastiškus tyrimo rezultatus. Ypač svarbu medicinai buvo tai, kad virusai dabar taip pat galima būtų tirti elektroniniu mikroskopu. virusai, pavyzdžiui, yra daug kartų mažesni nei bakterijos, todėl jų negalima detaliai vaizduoti šviesos mikroskopu. Ląstelės vidus taip pat negali būti detaliai suprantamas šviesos mikroskopais. Tačiau tai pasikeitė elektroniniu mikroskopu. Šiais laikais pavojingos ligos, tokios kaip AIDS (ŽIV) arba pasiutligė galima daug geriau ištirti elektroniniais mikroskopais. Tačiau elektroninis mikroskopas turi ir tam tikrų trūkumų. Pavyzdžiui, tirtus objektus elektronų pluoštas gali paveikti dėl kaitinimo arba dėl to, kad greitį viršijantys elektronai susiduria su visais atomais. Be to, elektroninio mikroskopo įsigijimo ir priežiūros išlaidos yra labai didelės. Dėl šios priežasties instrumentus daugiausia naudoja tyrimų institutai ar privatūs paslaugų teikėjai.