Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Οπτικό μικροσκόπιο απεικόνισης Αρχή Ομοιότητες και διαφορές
Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιεί δέσμες ηλεκτρονίων και φακούς ηλεκτρονίων αντί για δέσμες φωτός και οπτικούς φακούς για να απεικονίσει τις λεπτές δομές των ουσιών σε πολύ υψηλές μεγεθύνσεις με βάση την αρχή της οπτικής ηλεκτρονίων.
Η διακριτική ισχύς ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου αντιπροσωπεύεται από την ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών σημείων που μπορεί να ξεχωρίσει. Στη δεκαετία του 1970, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης είχαν ανάλυση περίπου 0,3 νανόμετρα (η ικανότητα ανάλυσης του ανθρώπινου ματιού είναι περίπου 0,1 χιλιοστά). Τώρα η μέγιστη μεγέθυνση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου υπερβαίνει τις 3 εκατομμύρια φορές, ενώ η μέγιστη μεγέθυνση του οπτικού μικροσκοπίου είναι περίπου 2000 φορές, έτσι τα άτομα ορισμένων βαρέων μετάλλων και τα σωστά διατεταγμένα ατομικά πλέγματα στον κρύσταλλο μπορούν να παρατηρηθούν απευθείας μέσω του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου .
Το 1931, οι Knorr-Bremse και Ruska της Γερμανίας επανατοποθέτησαν έναν παλμογράφο υψηλής τάσης με πηγή ηλεκτρονίων εκκένωσης ψυχρής καθόδου και τρεις φακούς ηλεκτρονίων, και έλαβαν μια εικόνα μεγεθυμένη πάνω από δέκα φορές, η οποία επιβεβαίωσε τη δυνατότητα μεγεθυμένης απεικόνισης με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Το 1932, μετά τη βελτίωση του Ruska, η διακριτική ισχύς του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου έφτασε τα 50 νανόμετρα, περίπου δέκα φορές τη διακριτική ισχύ του οπτικού μικροσκοπίου εκείνη την εποχή, οπότε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο άρχισε να τραβά την προσοχή των ανθρώπων.
Στη δεκαετία του 1940, ο Hill στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησε έναν αστιγματοποιητή για να αντισταθμίσει την περιστροφική ασυμμετρία του ηλεκτρονιακού φακού, ο οποίος έκανε μια νέα σημαντική ανακάλυψη στην ικανότητα ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου και σταδιακά έφτασε στο σύγχρονο επίπεδο. Στην Κίνα, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης αναπτύχθηκε με επιτυχία το 1958 με ανάλυση 3 νανόμετρα και το 1979 κατασκευάστηκε ένα μεγάλο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο με ανάλυση 0,3 νανόμετρα.
Αν και η ισχύς διαχωρισμού του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου είναι πολύ καλύτερη από αυτή του οπτικού μικροσκοπίου, είναι δύσκολο να παρατηρηθούν ζωντανοί οργανισμοί επειδή το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο χρειάζεται να λειτουργήσει υπό συνθήκες κενού και η ακτινοβολία της δέσμης ηλεκτρονίων θα προκαλέσει επίσης τα βιολογικά δείγματα να καταστραφεί από την ακτινοβολία. Άλλα ζητήματα, όπως η βελτίωση της φωτεινότητας του όπλου ηλεκτρονίων και η ποιότητα του ηλεκτρονιακού φακού, πρέπει επίσης να μελετηθούν περαιτέρω.
Η ισχύς ανάλυσης είναι ένας σημαντικός δείκτης της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, ο οποίος σχετίζεται με τη γωνία προσπίπτοντος κώνου και το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων που διέρχεται από το δείγμα. Το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι περίπου {{0}} νανόμετρα, ενώ το μήκος κύματος των δεσμών ηλεκτρονίων σχετίζεται με την τάση επιτάχυνσης. Όταν η τάση επιτάχυνσης είναι 50-100 kV, το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι περίπου 0.0053-0,0037 νανόμετρα. Δεδομένου ότι το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος του ορατού φωτός, 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 πολύ ανώτερη από αυτήν του οπτικού μικροσκοπίου.
