Šta je to elektronski mikroskop?
Za razliku od običnog, optičkog mikroskopa koji za uvećanje predmeta koristi svetlost, i koji postiže uvećanja do hiljadu puta, elektronski mikroskop je uređaj koji koristi visokoenergetske elektrone za formiranje uvećane slike posmatranih predmeta, postiže uvećanja veća od milion puta.
Naime, minimalna talasna dužina vidljive svetlosti iznosi oko 300 nanometara, pa se stoga pomoću nje mogu u najboljem slučaju nazirati predmeti čije su razmere nešto veće od 300 nanometara. S druge strane, ubrzavanjem elektrona u katodnoj cevi, njihova talasna dužina se može učiniti znatno manjom, pa je stoga i rezolucija elektronskog mikroskopa (od 0,1 do 2 nm u tipičnom slučaju) u proseku oko 1000 puta veća od rezolucije tipičnog optičkog mikroskopa (oko 1000 nm).
Uzorci koji se posmatraju na elektronskom mikroskopu moraju biti pažljivo pripremljeni kako bi izdržali visoki vakuum unutar aparature. Tako se biološki uzorci moraju dobro osušiti kako se ne bi smežurali ili isparavali tokom posmatranja, a i svi posmatrani uzorci moraju biti elektroprovodni, što se postiže naparavanjem tankog sloja zlata na njihovu površinu. U suprotnom, elektroni bi se odbijali od površine i posmatranje predmeta ne bi bilo moguće.
Mikroskopi koji sliku objekta formiraju analizom elektronskog snopa propuštenog kroz objekat zovu se transmisioni elektronski mikroskopi (TEM), dok postoje i skenirajući elektronski mikroskopi (SEM) koji formiraju lik objekta na bazi reflektovanog snopa upadnih ili sekundarnih elektrona (izbijenih iz atomskih polja materijala pod dejstvom upadnog elektronskog snopa).
Elektronski mikroskopi su često povezani sa dodacima za spektroskopiju rasutog rendgenskog zračenja ili elektrona izbijenih iz atoma materijala, čime se istovremeno sa posmatranjem uzorka, može analizirati i njegov hemijski sastav.
U jednom TEM-u, elektronski top emituje elektrone iz usijane volframske niti i ubrzava ih u električnom polju čija je jačina između 50 000 i 100 000 Volti. Kondenzorsko sočivo fokusira elektronski snop na objekat, a elektroni koji prođu kroz objekat nose sa sobom informaciju o objektu u obliku intenziteta (amplituda) i faznih razlika na osnovu čega se posle prolaska elektrona kroz sočivo objektiva rekonstruiše lik objekta u vidu nešto uvećane slike (tzv. međulik). Glavno uvećanje se postiže pomoću projekcionog sočiva koje međulik projektuje na fluoroscentni ekran. Da bi se neka supstanca posmatrala na TEM-u, ona mora biti dovoljno transparentna za elektrone, što zavisi kako od energije elektrona tako i od mase atoma u uzorku. Tanjenje uzoraka se vrši rezanjem i brušenjem, nakon čega se primenjuje neka još finija metoda tanjenja kao što su na primer elektrohemijsko ili hemijsko nagrizanje ili jonsko bombardovanje u vakuumu.
Mrav na elektronskom mikroskopu
S druge strane, glavna odlika SEM-a je da se objekat u njemu može posmatrati direktno u reflektovanom snopu elektrona. Naime, reflektovani elektroni sa površine uzorka, hvataju se elektronskim multiplikatorom, a dobijeni naponski impuls se vodi na rešetku katodne cevi. Ako tačka koju pogađa elektronski snop dobro reflektuje elektrone, to preko pojačivača elektronskog multiplikatora izaziva dobru propustljivost rešetke katodne cevi, pa se na odgovarajućoj tački ekrana dobija jače osvetljenje.
Postoje i skenirajući tunel mikroskopi (STM), čiji rad koristi činjenicu da su površine čvrstih tela prekrivene mikroskopskom “atmosferom” elektrona. STM spušta sićušnu metalnu iglu do na milijarditi deo santimetra od površine, gde se elektronske “atmosfere” čvrstog tela i igle prepliću. Elektroni tada preskaču (tuneliraju) između igle i površine, dajući električnu struju koja zavisi od rastojanja između vrha igle i površine i na osnovu koje se kompjuterski rekonstruiše površina elektroprovodnog čvrstog tela.
AFM (Atomic Force Microscope) je jedina vrsta elektronskog mikroskopa na kome se mogu posmatrati i površine koje nisu elektroprovodne. Kod AFM-a, vrh igle dodiruje površinu uzorka slično gramofonskoj igli koja dodiruje gramofonsu ploču, samo sa milion puta manjim pritiskom. Prilikom skeniranja površine, vertikalni položaj vrha igle se stalno menja kako bi se pritisak na podlogu održao konstantnim, a ova promena položaja daje nam informaciju o topografiji površine.
Polen na elektronskom mikroskopu