Ατομικό μικροσκόπιο Ομοιότητες και ανομοιότητες της αρχής απεικόνισης του οπτικού μικροσκοπίου
Βασισμένο στην έννοια της οπτικής ηλεκτρονίων, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι μια συσκευή που οπτικοποιεί τις περίπλοκες λεπτομέρειες των ουσιών σε εξαιρετικά υψηλές μεγεθύνσεις χρησιμοποιώντας δέσμες ηλεκτρονίων και φακούς ηλεκτρονίων σε αντίθεση με τις δέσμες φωτός και τους οπτικούς φακούς.
Η μικρότερη απόσταση που μπορεί να γεφυρώσει ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μεταξύ δύο γειτονικών σημείων χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ικανότητα διάλυσής του. Η ανάλυση των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων μετάδοσης το 1970 ήταν περίπου 0,3 νανόμετρα (η ικανότητα διαχωρισμού του ανθρώπινου ματιού είναι περίπου 0,1 χιλιοστά). Τώρα που η μέγιστη μεγέθυνση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου υπερβαίνει τις 3 εκατομμύρια φορές, σε σύγκριση με τη μέγιστη μεγέθυνση του οπτικού μικροσκοπίου μόνο περίπου 2000 φορές, είναι δυνατό να παρατηρηθούν απευθείας τα άτομα ορισμένων βαρέων μετάλλων και τα τακτοποιημένα ατομικά πλέγματα στους κρυστάλλους χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Όταν οι Γερμανοί επιστήμονες Knorr-Bremse και Ruska τροποποίησαν έναν παλμογράφο υψηλής τάσης με πηγή ηλεκτρονίων εκκένωσης ψυχρής καθόδου και τρεις φακούς ηλεκτρονίων το 1931, μπόρεσαν να λάβουν μια εικόνα που μεγεθύνθηκε περισσότερο από δέκα φορές, επιβεβαιώνοντας τη βιωσιμότητα της μεγεθυμένης απεικόνισης. χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Μετά τις προόδους του Ruska, η ισχύς ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου έφτασε τα 50 νανόμετρα το 1932, σχεδόν 10 φορές εκείνη του οπτικού μικροσκοπίου εκείνης της εποχής. Ως αποτέλεσμα, οι άνθρωποι άρχισαν να δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Για να διορθώσει την περιστροφική ασυμμετρία του ηλεκτρονιακού φακού, ο Hill στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησε έναν αστιγματιστή το 1940. Αυτή η καινοτομία βοήθησε την ικανότητα ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου να προχωρήσει και να φτάσει τελικά στο σημερινό επίπεδο. Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης με ανάλυση 3 νανομέτρων δημιουργήθηκε με επιτυχία στην Κίνα το 1958 και ένα μεγάλο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο με ανάλυση 0,3 νανόμετρα κατασκευάστηκε εκεί το 1979.
Αν και η ισχύς ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του οπτικού μικροσκοπίου, είναι δύσκολο να παρατηρηθούν ζωντανά όντα επειδή το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο πρέπει να λειτουργεί σε κενό και η ακτινοβολία της δέσμης ηλεκτρονίων θα προκαλέσει βλάβη από ακτινοβολία στα βιολογικά δείγματα. Πρέπει επίσης να διερευνηθεί περαιτέρω πώς να βελτιωθεί η φωτεινότητα του πυροβόλου ηλεκτρονίων και το διαμέτρημα του ηλεκτρονιακού φακού, μεταξύ άλλων.
Ένα ουσιαστικό μέτρο της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας είναι η ισχύς διαχωρισμού, η οποία εξαρτάται από τη γωνία προσπίπτοντος κώνου και το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων καθώς διέρχεται από το υλικό. Ενώ το μήκος κύματος των δεσμών ηλεκτρονίων συσχετίζεται με την τάση επιτάχυνσης, το μήκος κύματος του ορατού φωτός κυμαίνεται από 300 έως 700 νανόμετρα. Το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι περίπου 0,0053–0,0037 νανόμετρα όταν η τάση επιτάχυνσης είναι 50–100 kV. Ακόμα κι αν η γωνία κώνου της δέσμης ηλεκτρονίων είναι μόνο 1 τοις εκατό αυτής του οπτικού μικροσκοπίου, η ισχύς ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου εξακολουθεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή του οπτικού μικροσκοπίου, επειδή το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος του ορατού φωτός.
