Электронный микроскоп работает на принципе использования пучка электронов вместо света для формирования изображения. Вот более подробное описание его принципа действия и ограничений:
Принцип действия электронного микроскопа:
Источник электронов:
В верхней части колонны электронного микроскопа находится источник электронов, обычно вольфрамовая нить накала. На нее подается высокое напряжение (например, 50 000 В), что заставляет нить излучать поток электронов.
Фокусировка электронного пучка:
Электромагниты фокусируют электронный пучок, направляя его на образец.
Прохождение через образец:
Электроны проходят через образец, который находится в глубоком вакууме. Это необходимо для минимизации рассеивания электронов из-за столкновений с частицами воздуха.
Формирование изображения:
Полученное изображение формируется с помощью линз, которые увеличивают и фокусируют электронный пучок.
Визуализация:
Электроны невидимы для человеческого глаза, поэтому они направляются на флуоресцирующий экран, который воспроизводит видимое (черно-белое) изображение. Для получения фотоснимков экран убирают и направляют электроны непосредственно на фотопленку.
Ограничения электронного микроскопа:
Подготовка образцов:
Для исследования в электронном микроскопе можно использовать только очень тонкие срезы или частицы, так как более крупные объекты почти полностью поглощают электронный пучок.
Фиксация и окрашивание:
Для окрашивания образца с целью увеличения контраста используют тяжелые металлы, такие как свинец и уран. Однако фиксация и окрашивание могут изменить или повредить структуру образца.
Высокая стоимость:
Электронные микроскопы и их обслуживание стоят дорого.
Время подготовки:
Подготовка материала для работы с микроскопом отнимает много времени и требует высокой квалификации персонала.
Разрушение образцов:
Исследуемые образцы постепенно разрушаются под действием пучка электронов. Поэтому, если требуется детальное изучение образца, необходимо его фотографировать.
Преимущества электронного микроскопа:
Высокое разрешение:
На практике достигается разрешение до 0,5 нм.
Недостатки электронного микроскопа:
Мертвые образцы:
Подготовленный к исследованию материал должен быть мертвым, так как в процессе наблюдения он находится в вакууме.
Изменение структуры:
Трудно быть уверенным, что объект воспроизводит живую клетку во всех ее деталях, поскольку фиксация и окрашивание могут изменить или повредить структуру.
Высокая стоимость:
Дорогостоящее оборудование и его обслуживание.
Время и квалификация:
Подготовка материала требует много времени и высокой квалификации персонала.
Разрушение образцов:
Образцы постепенно разрушаются под действием пучка электронов, что требует их фотографирования для детального изучения.
Таким образом, электронный микроскоп предоставляет уникальные возможности для изучения микроскопических объектов с высоким разрешением, но требует тщательной подготовки образцов и имеет ряд ограничений, связанных с их фиксацией и разрушением.
