Elektronový mikroskop

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

'''Elektronový mikroskop''' je stejně jako světelný [[mikroskop]] optický přístroj, ve kterém jsou ale [[foton]]y nahrazeny [[elektron]]y a skleněné [[čočka (optika)|čočky]] [[elektromagnetická čočka|elektromagnetickými čočkami]]. Elektromagnetická čočka je v podstatě cívka, která vytváří vhodně tvarované [[magnetické pole]]. Jedním ze základních parametrů všech mikroskopů je jejich ''mezní rozlišovací schopnost''. Protože mezní rozlišovací schopnost je úměrná vlnové délce použitého záření a elektrony mají podstatně kratší vlnovou délku (viz vlnové vlastnosti elektronu) než má viditelné světlo, má elektronový mikroskop mnohem vyšší [[rozlišovací schopnost]] a může tak dosáhnout mnohem vyššího ''efektivního zvětšení'' (až 1 000 000×) než světelný mikroskop. == Typy == * [[transmisní elektronový mikroskop]] (TEM) – zobrazení vnitřní struktury vzorku pomocí prošlých elektronů (TE). Urychlovací napětí elektronů je 100-400kV. První TEM vynalezl a zkonstruoval [[Ernst Ruska]] v roce [[1931]] a v roce 1986 získal za svůj objev [[Nobelova cena za fyziku|Nobelovu cenu]]. TEM byl první komerčně vyráběný typ elektronového mikroskopu. Lze se setkat i s názvem prozařovací elektronový mikroskop. Slovo "transmisní" v názvu je odvozeno z toho, že elektrony procházejí skrz vzorek a až pak jsou detekovány. Z toho plyne, že a) urychlovací napětí musí být dostatečně vysoké (srovnej se SEM), aby elektrony měly dostatečnou energii projít vzorkem a b) je nutné používat velmi tenké vzorky (10-500 nm). * [[rastrovací elektronový mikroskop]] (SEM) – zobrazení povrchu vzorku nejčastěji pomocí [[sekundární elektrony|sekundárních elektronů]] (SE) a/nebo [[zpětně odražené elektrony|zpětně odražených elektronů]] (BSE). Urychlovací napětí elektronů je nejčastěji 0,1-30kV. První SEM byl zkonstruován V.K. Zworykinem a kol. v roce 1942. Lze se setkat i s názvy řádkovací nebo skenovací elektronový mikroskop. Slovo "rastrovací" v názvu je odvozeno z toho, že elektronový svazek se pohybuje po vzorku řádek po řádku v jakémsi neviditelném rastru a výsledný obraz se vytváří postupným skenováním. Jednoduchá příprava vzorků a snadná interpretace obrazu (narozdíl od TEM) činí SEM velmi populárním a rozšířeným. Výše uvedené rozdělení na dva základní typy je sice názorné, představuje ale v jistém smyslu zjednodušení. Celkem běžně se lze setkat např. s rastrovacím TEM (tzv. STEM) nebo detektorem prošlých elektronů instalovaným na SEM. == Detektory SEM == * SE detektor – [[detektor sekundárních elektronů]]. * BSE detektor – [[detektor zpětně odražených elektronů]]. * TE detektor – detektor prošlých elektronů. * [[energiově disperzní spektroskopie|EDS]] / [[vlnově disperzní spektroskopie|WDS]]- detekce [[charakteristické rentgenové záření|charakteristického RTG záření]], používá se pro analýzu chemického složení vzorků. Metoda dokáže zjistit jaké prvky a v jakém množství se nacházejí ve vzorku. * [[difrakce zpětně odražených elektronů|EBSD]] – [[difrakce zpětně odražených elektronů]], používá se pro krystalografickou analýzu vzorků. Metoda dokáže přesně zjistit orientaci krystalové mřížky ve studovaném vzorku. == Rozlišovací schopnost mikroskopu == Rozlišení je mnohem důležitějším parametrem mikroskopu než jeho zvětšení. Pokud mikroskop nemá dostatečnou rozlišovací schopnost, nevede pouhé zvětšování k další informaci. Rozlišení vždy zavisí na nastavení mikroskopu (např. urychlovacím napětí) a detekovaném signálu (např. SE). Je proto vhodné vždy uvést, za jakých podmínek bylo rozlišení dosaženo. Rozlišovací schopnost se demonstruje pomocí vhodných preparátů. U SEM je to nejčastěji zlato na uhlíkové podložce. Zlato a uhlík jsou voleny záměrně pro dosažení maximálního kontrastu obrazu způsobeného značným rozdílem v atomových číslech jednotlivých prvků. Následující obrázek byl vytvořen při urychlovacím napětí 15 kV a zvětšení 300 000×. Dosažené rozlišení je přibližně 1,2 nm. Nejmodernější přístroje dnešní doby jsou schopny dosáhnout rozlišení i pod 0,5 nm ale za cenu jistých omezení, např. vzorky musejí být velmi malé. [[Soubor:Gold_on_Carbon.jpg|thumb|none|360px|Gold on Carbon]]U TEM se rozlišení demonstruje například pomocí tenké fólie vhodně orientovaného krystalu křemíku. Rozlišení TEM s urychlovacím napětím 200kV se pohybuje okolo 0,2 nm v závislosti na pracovním módu a použitém detektoru. To je hodnota zhruba o řád lepší než pro SEM. == Využití elektronového mikroskopu == [[Soubor:Ant SEM.jpg|thumb|hlava mravence v SEM]] Bez nadsázky lze říci, že elektronové mikroskopy patří mezi nejvšestrannější přístroje pro pohled do mikrosvěta. Využívají se v mnoha oblastech jako např. v materiálovém výzkumu nebo v biologických aplikacích. Mohou poskytnout komplexní informaci o mikrostruktuře, chemickém složení a o mnoha dalších vlastnostech zkoumaného vzorku. Rastrovací elektronové mikroskopy se využívají pro zobrazení a analýzu povrchů téměř libovolně velkých vzorků (je-li dostatečně velká vakuová komora pro jejich umístění). Transmisní elektronové mikroskopy nacházejí využití při pozorování a analýze vnitřní struktury vzorku a pro zobrazení jednotlivých atomů. Nutnou podmínkou pro použití TEM je, že vzorek musí být dostatečně tenký (10-500 nm) aby jím svazek elektronů prošel. Zjednodušeně lze říci, že TEM vidí více než SEM, ale na úkor složitější přípravy vzorků a obtížnější interpretace získaných snímků. == Výrobci elektronových mikroskopů == * [[TESCAN]] [http://www.tescan.cz/] * [[FEI]] [http://www.fei.com/] * [[Zeiss]] [http://www.zeiss.com/] * [[JEOL]] [http://jeol.com/] * [[Hitachi]] [http://www.hitachi-hitec.com/global/em/index.html] * [[CamScan]] [http://camscan.com/] * [[Delong Instruments]] [http://www.dicomps.com/] == Literatura == * Williams D.B., Carter C.B. 1996: Transmission Electron Microscopy, Plenum Press. New York * Dawes C.J. 1988: Introduction to Biological Electron Microscopy: Theory and Techniques, Ladd Research Industries, Inc. Publisher Burlington, Vermont * Kalina T., Pokorný V. 1981: Základy elektronové mikroskopie pro biology. Univerzita Karlova, Praha * Reimer L., Scanning Electron Microscopy, 2nd ed., Springer, Berlin Heidelbeg == Externí odkazy == {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Elektrické přístroje]] [[Kategorie:Mikroskopie]] [[Kategorie:Laboratorní vybavení]]

Návrat na stránku „Elektronový mikroskop“.