Что такое электронный микроскоп в биологии определение кратко

Обновлено: 02.07.2024

Электронная микроскопия — это метод исследования структур, находящихся вне пределов видимости светового микроскопа и имеющих размеры менее одного микрона (от 1 мк до 1—5 Å).

Действие электронного микроскопа (рис.) основано на использовании направленного потока электронов, который выполняет роль светового луча в световом микроскопе, а роль линз играют магниты (магнитные линзы).

Вследствие того, что различные участки исследуемого объекта по-разному задерживают электроны, на экране электронного микроскопа получается черно-белое изображение изучаемого объекта, увеличенное в десятки и сотни тысяч раз. В биологии и медицине в основном используются электронные микроскопы просвечивающего типа.

Электронная микроскопия возникла в 30-х годах, когда были получены первые изображения некоторых вирусов (вируса табачной мозаики и бактериофагов). В настоящее время электронная микроскопия нашла наиболее широкое применение в цитологии, микробиологии и вирусологии, обусловив создание новых отраслей науки. При электронной микроскопии биологических объектов применяют специальные методы приготовления препаратов. Это необходимо для выявления отдельных компонентов изучаемых объектов (клетки, бактерии, вируса и т. д.), а также для сохранения их структуры в условиях высокого вакуума под пучком электронов. При помощи электронной микроскопии изучается внешняя форма объекта, молекулярная организация его поверхности, с помощью метода ультратонких срезов исследуется внутреннее строение объекта.

Электронная микроскопия в сочетании с биохимическими, цитохимическими методами исследования, иммунофлюоресценцией, а также рентгеноструктурным анализом позволяют судить о составе и функции структурных элементов клеток и вирусов.

Электронный микроскоп 70-х годов прошлого века

Электронная микроскопия — изучение микроскопических объектов при помощи электронного микроскопа.

Электронный микроскоп представляет электронно-оптический инструмент, обладающий разрешающей способностью в несколько ангстрем и позволяющий визуально изучать тонкое строение микроскопических структур и даже некоторых молекул.

В качестве источника электронов для создания электронного пучка, заменяющего световой пучок, служит трехэлектродная пушка, состоящая из катода, управляющего электрода и анода (рис. 1).

Рис. 1. Трехэлектродная пушка: 1 — катод; 2 — управляющий электрод; 3 — пучок электронов; 4 — анод.

Электромагнитные линзы, применяемые в электронном микроскопе вместо оптических, представляют многослойные соленоиды, заключенные в панцири из магнитно-мягкого материала, имеющие на внутренней стороне немагнитный зазор (рис. 2).

Рис. 2. Электромагнитная линза: 1 — полюсной наконечник; 2 — латунное кольцо; 3 — обмотка; 4 — панцирь.

Электрические и магнитные поля, создаваемые в электронном микроскопе, являются аксиально симметричными. Благодаря действию этих полей заряженные частицы (электроны), выходящие из одной точки объекта в пределах небольшого угла, вновь собираются в плоскости изображения. Вся электронно-оптическая система заключена в колонне электронного микроскопа (рис. 3).

Рис. 3. Электронно-оптическая система: 1 — управляющий электрод; 2 — диафрагма первого конденсатора; 3 — диафрагма второго конденсатора; 4 — стигматор второго конденсатора; 5 — объект; 6 — линза объектива; 7 — стигматор линзы объектива; 8 — стигматор промежуточной линзы; 9 — диафрагма проекционной линзы; 10 — катод; 11 — анод; 12 — первый конденсатор; 13 — второй конденсатор; 14 — корректор фокусировки; 15 — столик объектодержателя; 16 — диафрагма линзы объектива; 17 — селекторная диафрагма; 18 — промежуточная линза; 19 — проекционная линза; 20 — экран.

Созданный электронной пушкой пучок электронов направляется в поле действия конденсорных линз, которые позволяют в широких пределах изменять плотность, диаметр и апертуру пучка, падающего на исследуемый объект. В камере объекта установлен столик, конструкция которого обеспечивает перемещение объекта во взаимно перпендикулярных направлениях. При этом можно последовательно осмотреть площадь, равную 4 мм 2 , и выбрать наиболее интересные участки.

За камерой объекта расположена линза объектива, которая позволяет достигать резкого изображения объекта. Она же дает первое увеличенное изображение объекта, и с помощью последующих, промежуточной и проекционной, линз общее увеличение можно довести до максимального. Изображение объекта возникает на экране, люминесцирующем под действием электронов. За экраном расположены фотопластины. Стабильность действия электронной пушки, а также четкость изображения наряду с другими факторами (постоянство высокого напряжения и др.) во многом зависят от глубины разрежения в колонне электронного микроскопа, поэтому качество работы прибора в значительной степени определяется вакуумной системой (насосы, каналы откачки, краны, клапаны, уплотнения) (рис. 4). Необходимое разрежение внутри колонны достигается благодаря высокой эффективности вакуумных насосов.

Предварительное разрежение во всей вакуумной системе создает механический форвакуумный насос, затем вступает в действие масляный диффузионный насос; оба насоса включены последовательно и обеспечивают в колонне микроскопа высокое разрежение. Введение в систему электронного микроскопа масляного бустерного насоса позволило на длительное время отключать форвакуумный насос.

Рис. 4. Вакуумная схема электронного микроскопа: 1 — ловушка, охлаждаемая жидким азотом (хладопровод); 2 — высоковакуумный кран; 3 — диффузионный насос; 4 — обходной клапан; 5 — малый буферный баллон; 6 — бустерный насос; 7 — механический форвакуумный насос предварительного разрежения; 8 — четырехходовой клапанный кран; 9 — большой буферный баллон; 10 — колонна электронного микроскопа; 11 — клапан напуска воздуха в колонну микроскопа.

Электрическая схема микроскопа состоит из источников высокого напряжения, накала катода, питания электромагнитных линз, а также системы, обеспечивающей переменным сетевым напряжением электродвигатель форвакуумного насоса, печь диффузионного насоса и освещение пульта управления. К питающему устройству предъявляются очень высокие требования: например, для высокоразрешающего электронного микроскопа степень нестабильности высокого напряжения не должна превышать 5·10 -6 за 30 сек.

Интенсивный электронный пучок образуется в результате термоэмиссии. Источником накала катода, который представляет собой V-образную вольфрамовую нить, служит высокочастотный генератор. Генерируемое напряжение с частотой колебаний 100—200 кГц обеспечивает получение монохроматического электронного пучка. Питание линз электронного микроскопа обеспечивается постоянным высокостабилизированным током.

Рис. 5. Электронный микроскоп УЭМВ-100Б для исследования живых микроорганизмов.

Выпускаются приборы (рис. 5) с гарантированной разрешающей способностью 4,5 Å; на отдельных уникальных снимках получено разрешение 1,27 Å, приближающееся к размеру атома. Полезное увеличение при этом равно 200 000.

Электронный микроскоп — прецезионный прибор, который требует особых методов приготовления препаратов. Биологические объекты малоконтрастны, поэтому приходится искусственно усиливать контраст препарата. Имеется несколько способов повышения контрастности препаратов. При оттенении препарата под углом платиной, вольфрамом, углеродом и т. д. становится возможным определять на электронномикроскопических снимках размеры по всем трем осям пространственной системы координат. При позитивном контрастировании препарат соединяется с водорастворимыми солями тяжелых металлов (уранилацетат, моноокись свинца, перманганат калия и др.). При негативном контрастировании препарат окружают тонким слоем аморфного вещества высокой плотности, непроницаемого для электронов (молибденовокислый аммоний, уранилацетат, фосфорно-вольфрамовая кислота и др.).

Электронная микроскопия вирусов (вирусоскопия) обусловила значительный прогресс в изучении ультратонкой, субмолекулярной структуры вирусов (см.). Наряду с физическими, биохимическими и генетическими методами исследования применение электронной микроскопии способствовало также возникновению и развитию молекулярной биологии. Предметом изучения этого нового раздела биологии является субмикроскопическая организация и функционирование клеток человека, животных, растений, бактерий и микоплазм, а также организация риккетсий и вирусов (рис. 6). Вирусы, крупные молекулы белка и нуклеиновых кислот (РНК, ДНК), отдельные фрагменты клеток (например, молекулярное строение оболочки бактериальных клеток) можно исследовать при помощи электронного микроскопа после специальной обработки: оттенения металлом, позитивного или негативного контрастирования уранилацетатом или фосфорно-вольфрамовой кислотой, а также другими соединениями (рис. 7).

Рис. 6. Клетка культуры ткани сердца обезьяны циномольгус, инфицированная вирусом натуральной оспы (X 12 000): 1 — ядро; 2 — митохондрии; 3 — цитоплазма; 4 — вирус.
Рис. 7. Вирус гриппа (негативное контрастирование (Х450 000): 1 — оболочка; 2 — рибонуклеопротеид.

Методом негативного контрастирования на поверхности многих вирусов были обнаружены закономерно расположенные группы белковых молекул — капсомеры (рис. 8).

Рис. 8. Фрагмент поверхности капсида вируса герпеса. Видны отдельные капсомеры (X500 000): 1 — вид сбоку; 2 — вид сверху.
Рис. 9. Ультратонкий срез бактерии Salmonella typhimurium (Х80 000): 1 — ядро; 2 — оболочка; 3 — цитоплазма.

Внутреннее строение бактерий и вирусов, а также других более крупных биологических объектов можно изучать только после рассечения их при помощи ультратома и приготовления тончайших срезов толщиной 100—300 Å. (рис. 9). Благодаря улучшению методов фиксации, заливки и полимеризации биологических объектов, применению алмазных и стеклянных ножей при ультратомировании, а также использованию высококонтрастирующих соединений для окрашивания серийных срезов удалось получить ультратонкие срезы не только крупных, но и самых мелких вирусов человека, животных, растений и бактерий.

Электронная микроскопия – один из методов исследования микроструктуры твердых тел, их электрических и магнитных полей, локального состава с применением совокупности электронно-зондовых методов. Данная технология была запатентована в 1931 году Р. Руденбергом, который создал первый в мире электронный микроскоп. Сегодня – это один из наиболее эффективных и передовых методов исследования, который широко используется на предприятиях, в научных, учебных лабораториях.

Метод электронной микроскопии

Данная технология стала основой в создании электронных микроскопов – приборов, в которых для построения изображения используется не световой луч, а поток электронов в вакуумной среде. Роль оптических линз, которые используются в обычных микроскопах, здесь отведена электронному полю. Именно оно и фокусирует электроны. Электромагнитное поле формируется электромагнитными катушками.

Изображение передается на флюоресцирующий экран, где его можно сфотографировать и рассмотреть детально. К изучаемым объектам предъявляется ряд требований:

Разрешающая способность у электронных микроскопов значительно выше, чем у оптических. Величина 0,15 нм (15 А) позволяет получать увеличение в миллионы раз, что идеально подходит для изучения микроскопических объектов.

Основные особенности

В сравнении со световыми (оптическими) микроскопами, электронные обладают преимуществами:

Можно получать очень большое увеличение (вплоть до 300000) с сохранением высокого разрешения, вплоть до атомов. Такой результат достигается при прямом наблюдении объекта. То есть не требуется дополнительных увеличений.
Позволяют изучать химический состав образца по точкам. Используется спектральный анализ рентгеновского излучения, которое возбуждается электромагнитным потоком.
Пользователь получает прямую электронно-оптическую информацию об исследуемом объекте. При необходимости ее можно будет дополнить сопутствующими данными, основываясь на электронной дифракции электронов с веществом. Как пример: при помощи дифракционного контраста изображений определяются кристаллографические показатели.
Обеспечивает возможность дополнительного воздействия на объект в ходе исследования. Его можно нагревать, облучать, деформировать, намагничивать. Наблюдение за процессами будет динамическим. Есть возможность фото- и видеофиксации происходящего. Качество изображения будет достаточно высоким.
Есть возможность наблюдать за рельефом поверхности, анализируя катодолюминесценцию. Такую возможность предоставляет электронная растровая разновидность микроскопии.

Виды электронной микроскопии

Выделяют 2 основных вида электронной микроскопии:

Просвечивающая или трансмиссионная – ПЭМ.
Сканирующая или растровая – СЭМ.

Просвечивающая электронная микроскопия

В микроскопах, работающих по этой технологии на объект, воздействует пучок ускоренных электронов, обладающих энергией от 50 до 200 кэВ. Те электроны, которые образец не пропустит, будут отклоняться на небольшой угол. И они, и те, которые пройдут через исследуемый объект с незначительными энергетическими потерями, попадают на магнитные линзы. В результате на фотопленке или люминесцентном экране формируется изображение внутренней структуры. Хорошие результаты дает при исследовании ультратонких образцов – менее 0,1 мкм в толщину.

При работе с ПЭМ одна из наиболее важных задач – различать природу контрастов:

Абсорбционный. Результат неупругого рассеивания электронов, которые проходят через образец. Более плотные элементы будет выделяться темным на общем белом фоне. Если состав образца однородный, контрастировать будут участки разной толщины. Применяется при исследовании микрочастиц на аморфной пленке.
Дифракционный. Формируется при упругом рассеивании электронов, которые проходят через исследуемый образец на неподвижных и стандартно размещенных атомах кристаллической решетки. Подходит для определения кристаллической структуры и размеров решетки.
Амплитудный. Контраст такого типа образуется в результате выделения одного конкретного рефлекса из общей дифракционной картины. Его изображение передается на оптическую ось. При этом прямой пучок окажется на экране светлым, а тот, который отклонился (дифрагированный) – темным. Неоднородности укажут на дефекты кристаллической решетки. Применяется такой метод исследования для определения несовершенства кристаллической решетки, ее природы и свойств.
Фазовый. Образуется при многопучковой электронной дифракции как результат уменьшения или увеличения амплитуды волн с разным сдвигом по фазе. Позволяет определять ориентацию кристаллических решеток разных фаз образца, дефекты решеток.

Одна из разновидностей ПЭМ – просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (ВРЭМ). Формируется в случае, когда пучок электронов падает параллельно оси кристаллов в условиях фазового контраста. Позволяет диагностировать даже мельчайшие неоднородности кристаллической решетки.

Сканирующая электронная микроскопия

Сканирующей электронной микроскопией (СЭМ) получают изображения поверхности исследуемого образца с высокой разрешающей способностью. Получают трехмерные картинки, которые будут удобными в процессе изучения структуры. Дополнительно можно использовать методики EDX, WDX, чтобы получить информацию о химическом составе околоповерхностных слоев.

В оборудовании сфокусированный электронный пучок средней энергии сканирует образец. Предусмотрено несколько режимов работы:

Режим отраженных электронов.
Режим вторичных электронов.
Режим катодолюминиценции и пр.

Эти методики позволяют не только изучать свойства поверхности, но и получать наглядную информацию о структурах, расположенных на несколько микрон ниже верхнего слоя.

СЭМ может работать только с образами, которые можно погружать в вакуум – твердыми. Жидкие среды предварительно подвергают криозаморозке. Форма и размеры образца ограничиваются только размерами рабочей камеры микроскопа. Эффективность исследования можно повысить путем напыления слоя токопроводящего материала.

Возможности

Технология электронной микроскопии постоянно развивается:

совершенствуются способы подготовки образцов;
разрабатываются методики для получения более качественной и широкой информации;
улучшается электронная оптика;
повышается чувствительность методов анализа применением спектрометрических систем;
разрабатываются методики компьютерной обработки изображений с целью получения более широкой информации о структуре;
тестируются методы компьютеризации, автоматизации путем подключения к микроскопу дополнительной аппаратуры и пр.

Благодаря последним наработкам метод электронной микроскопии используют уже и при работах с влажными образцами, исключая нарушение их структуры и локального состава. Для этого применяется низкотемпературное замещение воды, сверхбыстрое замораживание в среде хладагента, прижим к металлу, который охлаждается жидким азотом и пр. Существенно возможности метода расширило использование компьютерной техники, в частности математическая обработка электронных изображений. Теперь изображения можно запоминать, корректировать контрастность, добавлять оттенки цветов, выделять микроструктуры, убирать шумы, выделять границы исследуемых участков и пр.

Области применения

Метод электронной микроскопии используют для изучения поверхности объектов, ультратонких срезов тканей, микробов. С его помощью определяют строение жгутиков, вирусов и пр. Оборудование, основанное на этой технологии, широко используется в различных научных и производственных отраслях:

Полупроводники, хранение данных. Выполняется анализ дефектов, трехмерная метрология, определяются неисправности, редактируются рабочие схемы.
Биология и медицина. Электронные микроскопы применяют в криобиологии, электронной и клеточной томографии, вирусологии, стекловании. С их помощью определяют локализацию белков, анализируют частички, выполняют фармацевтический контроль качества, получают трехмерные изображения тканей.
Промышленности. Электронные микроскопы позволяют снимать плоские и трехмерные микрохарактеристики, параметры частиц, проводить динамические эксперименты с материалами, получения изображения высокого разрешения. Они применяются в химической, нефтехимической горнодобывающей отрасли, микротехнологии, судебной медицине и пр.
Научно-исследовательские лаборатории. Электронная микроскопия позволяет делать квалификацию материалов, создавать нанопрототипы, исследовать микроструктуры металлов, подбирать материалы и образцы. Микроскопы также применяются для тестирования и снятия характеристик.

А.С.Илюшин, А.П.Орешко. Введение в дифракционный структурный анализ. М.: физический факультет МГУ, 2008

Электронные микроскопы появились в 1930-х годах и вошли в повсеместное употребление в 1950-х.

На рисунке изображен современный трансмиссионный (просвечивающий) электронный микроскоп, а на рисунке показан путь электронного пучка в этом микроскопе. В трансмиссионном электронном микроскопе электроны, прежде чем сформируется изображение, проходят сквозь образец. Такой электронный микроскоп был сконструирован первым.

В таблице суммированы некоторые сходства и различия между световым и электронным микроскопами. В верхней части колонны электронного микроскопа находится источник электронов — вольфрамовая нить накала, сходная с той, какая имеется в обычной электрической лампочке. На нее подается высокое напряжение (например, 50 000 В), и нить накала излучает поток электронов. Электромагниты фокусируют электронный пучок.

Внутри колонны создается глубокий вакуум. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов из-за столкновения их с частицами воздуха. Для изучения в электронном микроскопе можно использовать только очень тонкие срезы или частицы, так как более крупными объектами электронный пучок почти полностью поглощается. Части объекта, отличающиеся относительно более высокой плотностью, поглощают электроны и потому на сформировавшемся изображении кажутся более темными. Для окрашивания образца с целью увеличения контраста используют тяжелые металлы, такие как свинец и уран.

Электроны невидимы для человеческого глаза, поэтому они направляются на флуоресцирующий экран, который воспроизводит видимое (черно-белое) изображение. Чтобы получить фотоснимок, экран убирают и направляют электроны непосредственно на фотопленку. Полученный в электронном микроскопе фотоснимок называется электронной микрофотографией.

Преимущество электронного микроскопа:
1) высокое разрешение (0,5 нм на практике)

Недостатки электронного микроскопа:
1) подготовленный к исследованию материал должен быть мертвым, так как в процессе наблюдения он находится в вакууме;
2) трудно быть уверенным, что объект воспроизводит живую клетку во всех ее деталях, поскольку фиксация и окрашивание исследуемого материала могут изменить или повредить ее структуру;
3) дорого стоит и сам электронный микроскоп и его обслуживание;
4) подготовка материала для работы с микроскопом отнимает много времени и требует высокой квалификации персонала;
5) исследуемые образцы под действием пучка электронов постепенно разрушаются. Поэтому, если требуется детальное изучение образца, необходимо его фотографировать.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Высоковольтный вакуумный прибор, в котором увеличенное изображение объекта получают с помощью потока электронов, разрешающая способность Э.м. достигает 0,1 нм; основными типами Э.м. являются сканирующий (растровый) и трансмиссивный (просвечивающий).

Смотреть что такое ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП в других словарях:

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используют. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в к-ром вместо световых . смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

прибор, который позволяет получать сильно увеличенное изображение объектов, используя для их освещения электроны. Электронный микроскоп (ЭМ) дает возмо. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в к-ром вместо световых лучей используются. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

Рис. 1. Схема электронного микроскопа просвечивающего типа. Рис. 1. Схема электронного микроскопа просвечивающего типа:К катод;ФЭ фокусирующий эле. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

электро́нный микроско́п электронно-оптический прибор, в котором для наблюдения и фотографирования многократно увеличенного (до 106 раз) изображения . смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

Термин электронный микроскоп Термин на английском electron microscope Синонимы Аббревиатуры Связанные термины микроскоп, микроскопия, микроско. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

вакуумный электронно-оптич. прибор для наблюдения и фотографирования многократно увеличенного (до 106 раз) изображения объектов, полученного с помощью . смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

[electron microscope] — микроскоп для наблюдения и фотографирования многократного (до 106 раз) увеличенного изображения объекта, в котором вместо свето. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОПприбор, который позволяет получать сильно увеличенное изображение объектов, используя для их освещения электроны. Электронный микроскоп (ЭМ) дает возможность видеть детали, слишком мелкие, чтобы их мог разрешить световой (оптический) микроскоп. ЭМ - один из важнейших приборов для фундаментальных научных исследований строения вещества, особенно в таких областях науки, как биология и физика твердого тела.Существуют три основных вида ЭМ. В 1930-х годах был изобретен обычный просвечивающий электронный микроскоп (ОПЭМ), в 1950-х годах - растровый (сканирующий) электронный микроскоп (РЭМ), а в 1980-х годах - растровый туннельный микроскоп (РТМ). Эти три вида микроскопов дополняют друг друга в исследованиях структур и материалов разных типов.См. также:ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП: ОБЫЧНЫЙ ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОПЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП: РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОПЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП: РАСТРОВЫЙ ТУННЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОПЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП: ТЕХНИКА ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП: ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

прибор, в к-ром для получения увеличенного изображения используется электронный пучок. Разрешающая способность Э.м. в сотни раз превышает разрешающу. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, вакуумный электронно-оптический прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, полученного с помощью пучков электронов, ускоренных до больших энергий. Разрешающая способность электронного микроскопа в несколько тысяч раз больше, чем у обычного оптического микроскопа; предел разрешения электронного микроскопа составляет ~0,01-0,1 нм.
. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

, вакуумный электронно-оптический прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, полученного с по. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП — прибор, в котором для получения увеличенного изображения используется пучок движущихся в вакууме электронов, фокусируемый электрическими или магнитными полями (электронными линзами). Позволяет визуально изучать частицы во много раз меньшие, чем наблюдаемые в световом микроскопе.

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, прибор, в котором для получения увеличенного изображения используется электронный пучок. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни раз превышает разрешающую способность оптического микроскопа.

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП - прибор, в котором для получения увеличенного изображения используется электронный пучок. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни раз превышает разрешающую способность оптического микроскопа.
. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП , прибор, в котором для получения увеличенного изображения используется электронный пучок. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни раз превышает разрешающую способность оптического микроскопа. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

прибор, в к ром для получения увеличенного (до 106 раз) изображения объекта используется электронный пучок. Разрешающая способность Э. м. в сотни раз п. смотреть

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

- прибор, в котором для получения увеличенногоизображения используется электронный пучок. Разрешающая способностьэлектронного микроскопа в сотни раз превышает разрешающую способностьоптического микроскопа. смотреть

Что такое электронная микроскопия?

Электронный микроскоп (ЭМ) относится к методу, который позволяет анализировать и наблюдать изображения с очень высоким разрешением различных живых и неживых образцов. Эти типы микроскопов используются для биомедицинских исследований, чтобы изучить подробную форму и структуру тканей, клеток, органелл и других макромолекулярных комплексов. Электроны (которые в данном случае действуют как источник освещающего излучения) имеют очень короткие длины волн, которые помогают в получении изображений электронной микроскопии с высоким разрешением. Обычно электронная микроскопия сочетается с рядом вспомогательных методов, таких как иммуно-мечение, тонкие срезы, отрицательное окрашивание и т. Д. Для исследования определенных специфических структур. Электронно-микроскопические изображения могут предоставить важные данные о структурной основе функции клетки / ткани и о клеточном заболевании.

Какие бывают виды электронной микроскопии?

Электронный микроскоп бывает двух типов:

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ): Просвечивающий электронный микроскоп используется для просмотра очень тонких образцов, таких как молекулы, срезы тканей и т. Д. При этом электроны могут проходить через такие ткани для проецирования изображения. ТЕМ во многом похож на обычный составной световой микроскоп. Подобно составному микроскопу, ПЭМ используется для визуализации внутренней части биологических клеток в чрезвычайно тонких слоях, структуры белковых молекул, контрастирующей с помощью металлического затенения, структурной организации молекул в филаментах цитоскелета с использованием техники негативного окрашивания, и структурное расположение белковых молекул в клеточных мембранах с использованием техники замораживания-разрушения.

Современный просвечивающий электронный микроскоп. Источник изображения; Дэвид Дж. Морган из Кембриджа, Великобритания, Электронный микроскоп, CC BY-SA 2.0

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ): Сканирующий электронный микроскоп или SEM зависит от эмиссии вторичных электронов из верхнего слоя образца. Сканирующие электронные микроскопы могут обеспечивать большую глубину резкости, благодаря чему их можно использовать в качестве световых стереомикроскопов. Это помогает нам отображать чрезвычайно тонкие и подробные структурные и физические свойства клеток, тканей, органелл и других макромолекулярных комплексов, которые не могут быть выполнены с помощью ПЭМ. Сканирующие электронные микроскопы находят применение в подсчете клеток, определении размеров макромолекулярных комплексов и управлении технологическими процессами.

Конструкция микроскопа называется растровым электронным микроскопом, потому что этот микроскоп генерирует изображения путем сканирования поверхности образца с помощью электронного луча. Затем рассеянные поверхностные выбросы собираются с помощью детекторов. СЭМ можно разделить на два типа: сканирующая туннельная микроскопия и сканирующая просвечивающая электронная микроскопия.

Сканирующий электронный микроскоп. Источник изображения: Д-р Грэм Бородач, Jeol Передача и сканирование EM, CC BY-SA 4.0

Как работает электронный микроскоп?

Демонстрация возникающего явления после взаимодействия возбужденного электронного пучка с образцом. Источник изображения: Клаудионико ~ Commonswiki, Электронное взаимодействие с веществом, CC BY-SA 4.0

Работа электронного микроскопа аналогична работе оптического микроскопа, за исключением того факта, что электронная микроскопия включает использование электронных лучей для формирования изображения вместо фотонов. Нагретая вольфрамовая или автоэмиссионная нить накала действует как источник электронного луча и излучает поток электронов высокого напряжения с энергией около 5-100 кэВ. Положительный электрический потенциал дополнительно ускоряет электронный пучок в вакууме. Затем этот поток электронов фокусируется в тонкий монохроматический пучок с помощью магнитных линз. Сфокусированный луч попадает на образец, взаимодействующий с материалом. эти модели взаимодействия наблюдаются и обнаруживаются флуоресцентным экраном и камерой для формирования изображений.

Маркированные части ЭМ. Источник изображения: Доктор Грэм Бердс, Электронный микроскоп, помечено как общественное достояние, более подробная информация на Wikimedia Commons

В чем преимущества электронной микроскопии?

Электронная микроскопия помогает анализировать и наблюдать изображения с очень высоким разрешением различных живых и неживых образцов.
Электронно-микроскопические изображения могут предоставить важные данные о структурной основе функции клеток / тканей и о клеточных заболеваниях, которые не могут быть разрешены с помощью других типов микроскопов должным образом.
Электронная микроскопия позволяет получать изображения чрезвычайно тонких биологических структур, не нанося им каких-либо повреждений.
Электронная микроскопия дает чрезвычайно точные изображения, если она правильно настроена.

Какие недостатки у электронной микроскопии?

Строительство и обслуживание электронных микроскопов может быть дорогостоящим.
Эти микроскопы необходимо размещать в устойчивых зданиях с приборами для нейтрализации магнитных полей для получения изображений с высоким разрешением.
Образцы, используемые в электронной микроскопии, должны храниться в вакууме, чтобы молекулы воздуха не могли рассеивать электроны и мешать формированию изображения.
Эти микроскопы обычно работают с проводящими образцами. Таким образом, непроводящие материалы требуют проводящего покрытия из сплава золото / палладий, углерода, осмия и т. Д. Для надлежащего изображения.

Каковы применения электронного микроскопа?

Полупроводник и хранение данных: Электронная микроскопия широко используется в различных процессах хранения полупроводников и данных, таких как редактирование схем, анализ отказов и анализ дефектов.
Индустрия: Электронная микроскопия широко используется для ряда промышленных работ, таких как изготовление прямой записи луча, микропроцессорное определение характеристик, фармацевтический контроль качества, добыча полезных ископаемых (анализ выделения минералов), фрактография, исследования в области пищевых продуктов, судебно-медицинские исследования, а также химический или нефтехимический анализ.
Биология и науки о жизни: Электронная микроскопия широко используется для ряда биологических исследований, таких как криобиология, криоэлектронная микроскопия, исследования лекарств (например, антибиотиков), диагностическая электронная микроскопия, вирусология (например, мониторинг вирусной нагрузки), электронная томография, локализация белков, анализ частиц и т. Д. структурная биология, обнаружение частиц, визуализация тканей и токсикология.
Материалы исследования: Электронная микроскопия широко используется в различных целях исследования материалов, таких как эксперименты с динамическими материалами, тестирование устройств и определение характеристик, определение характеристик на месте, Электронно-лучевое осаждение, медицинские исследования, аттестация материалов, нанопрототипирование и Нанометрология.

О Санчари Чакраборти

Я очень хочу учиться и сейчас работаю в области прикладной оптики и фотоники. Я также являюсь активным членом SPIE (Международное общество оптики и фотоники) и OSI (Оптическое общество Индии). Мои статьи нацелены на то, чтобы в простой, но информативной форме освещать темы качественных научных исследований. Наука развивалась с незапамятных времен. Итак, я стараюсь изо всех сил использовать эволюцию и представить ее читателям.

Читайте также: