انواع میکروسکوپ‌های الکترونی و چگونگی تشکیل تصویر

انواع میکروسکوپ‌های الکترونی و چگونگی تشکیل تصویر

آیا تا به‌حال نام میکروسکوپ‌های الکترونی بازتابی، روبشی یا پروب روبشی را شنیده‌اید؟ به نظر شما هر کدام از آن‌ها مناسب مشاهده چه موجودات زنده یا اشیائی هستند؟

علاوه‌بر این، اگر این سوال برایتان ایجاد شده است که تصویرهای بسیار بزرگ از اجسام چگونه در میکروسکوپ ساخته می‌شوند و چه فرآیندی برای ساخت این تصاویر طی می‌شود، در این مقاله به سوالتان پاسخ می‌دهیم. بنابراین همراه ما باشید تا با انواع میکروسکوپ‌های الکترونی و چگونگی تشکیل تصویر آشنا شوید.

انواع میکروسکوپ الکترونی

امروزه ‌‌میکروسکوپ‌‌‌‌های الکترونی از قوی‌ترین ‌‌میکروسکوپ‌‌‌‌های در دسترس دانشمندان هستند و به آن‌‌‌ها اجازه مشاهده تصاویر در اندازه نانومتر را ‌‌می‌دهند.

این میکروسکوپ‌ها بزرگ و پر هزینه هستند، نیاز به تعمیر و نگهداری دارند و به لرزش و میدان مغناطیسی بسیار حساس هستند. با وجود این معایب، ‌‌میکروسکوپ‌‌‌‌های الکترونی یک دارایی بزرگ برای آزمایشگاه‌‌‌‌های تحقیقاتی به‌حساب ‌‌‌می‌‌آیند. انواع آن‌ها را در ادامه معرفی می‌کنیم.

‌‌1. میکروسکوپ الکترونی بازتابی Microscope Electron Reflection (MER)

از نظر ساختاری ‌‌میکروسکوپ الکترونی بازتابی (MER) بسیار شبیه به میکروسکوپ‌های الکترونی نگاره کار ‌‌می‌کند. در این میکروسکوپ الکترون‌‌‌‌های بازتابی شناسایی شده و برای مطالعه سطح نمونه گردآوری می‌شوند. این میکروسکوپ‌ها به‌طور معمول در همراهی پلاریزه چرخشی با انرژی پایین دارند و برای گرفتن تصویر ساختار ‌‌میکروسکوپ‌‌‌‌های الکترونی مورد استفاده قرار ‌‌‌می‌‌گیرند.

2. ‌‌میکروسکوپ الکترونی انتقالی روبشی  Scanning Transition Electron Microscope (STEM)

درست مانند میکروسکوپ‌های سنتی الکترونی گذاره، ‌‌میکروسکوپ الکترونی انتقالی روبشی (STEM) یک شعاع الکترون را از میان یک برش بسیار نازک از یک شی عبور ‌‌‌می‌‌دهند. در STEM‌‌ها به جای الکترون‌‌‌‌های عبوری از نمونه، پرتو‌‌‌‌های الکترونی پیش از عبور از نمونه سبب تشکیل تصویر روی صفحه نمایش ‌‌می‌شوند.

سیگنال‌‌‌‌های مختلفی که از سطح مشخصی از نمونه تولید ‌‌می‌شوند، ‌‌می‌توانند به‌طور جداگانه یا همزمان جمع‌آوری شوند و برای به‌دست آوردن اطالاعات تکمیلی از نمونه مورد استفاده قرار گیرند.

قابلیت مهم دستگاه‌‌‌‌های STEM تشکیل باریکه‌‌‌‌هایی با روشنایی بالا است. ویژگی جالب دیگر STEM انعطاف‌پذیری بسیار زیاد آن در سیستم آشکارسازی است. این تصاویر ترکیبی از بزرگنمایی بالای STEM و جزئیات سطحی بهتر حاصل در STEM است. STEM‌ها معمولا برای انجام تجزیه و تحلیل‌‌‌‌های بسیار پیچیده‌ای از اشیا و نمونه‌‌هایی که تنها با استفاده از STEM ممکن است، استفاده ‌‌‌می‌‌شوند.

لیست و قیمت تمام میکروسکوپ ها در سایت 

3. میکروسکوپ الکترونی گذاره Transition Electron Microscope (TEM)

میکروسکوپ الکترونی گذاره اولین نسل از میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی است که دانشمندان توسعه دادند. پرتویی از الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌ها به سمت یک شئ فرستاده می‌شود و تصاویر بلافاصله پس از اینکه از خلال یک برش نازک از نمونه عبور می‌کنند، ثبت می‌شوند.

بعضی از الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌ها ممکن است منعکس شوند، در حالی که بعضی از آن‌ها احتمال دارد که از میان جسم عبور کنند. الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی که از میان نمونه عبور می‌کنند، شناسایی می‌شوند و برای ایجاد تصویر نمونه به‌کار می‌روند.

4. میکروسکوپ الکترونی نگاره Scanning Eletron Microscope (SEM)

میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) نوع ساده‌تر میکروسکوپ الکترونی است. این نوع میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌ها حدود ۱۰ برابر قدرت کمتری نسبت به TEM‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها دارند، اما تصویری واضح با رزولوشن بالا و سیاه و سفید از نمونه به دست می‌دهند. برای بررسی نمونه با این میکروسکوپ نمونه با لایه‌ای نازک از فلز سنگین به‌صورت یکنواخت پوشیده شود.

5. ‌‌میکروسکوپ پروب روبشی Scanning Probe Microscope (SPM)

‌‌میکروسکوپ پروب روبشی مجموعه‌ای از تکنیک‌‌‌‌هایی است که سطح ماده را با قدرت تفکیک بالا در محدوده نانومتر و حتی آنگستروم بررسی می‌کند و تصاویری از یک خاصیت فیزیکی یا شیمیایی یا مکانیکی سطح یا توپوگرافی آن ارائه ‌‌می‌دهد. علاوه‌بر این در این ‌‌میکروسکوپ‌‌‌ها امکان جمع آوری اطلاعاتی غیر از وضعیت سطح ماده نیز وجود دارد.

خرید میکروسکوپ دیجیتال

در این تکنیک مانند سایر روش‌‌‌‌های ‌‌میکروسکوپی روبشی مانند ‌‌میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، سطح نمونه توسط یک سوزن با پروب روبش داده می‌شود. سپس با اندازه‌گیری و پردازش سیگنال به‌دست آمده از نقاط مختلف سطح روبش شده روی نمونه، تصویر آن سطح را تهیه می‌کنند.

قدرت تفکیک و بزرگنمایی ‌‌میکروسکوپ پروب رویشی بهتر از ‌‌میکروسکوپ‌‌‌‌های الکترونی متداول است و توانایی تهیه تصاویر سه بعدی از اتم‌‌ها را نیز فراهم می‌کند. علاوه‌بر تهیه تصویر این تکنیک امکان جابجایی اتم‌‌ها را نیز ایجاد می‌کند.

نحوه تشکیل و مشاهده تصویر در میکروسکوپ

نور به‌صورت موج سینوسی پیوسته انتشار نمی‌‌یابد ولی ‌‌می‌توان تصور کرد که یک فوتون مانند یک بار ولی با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت ‌‌می‌کند. از طرفی چون این ذرات به‌طور پی در پی در حال تعقیب یکدیگر هستند، در عمل راهی جز نمایش آن‌‌‌ها به‌صورت یک موج پیوسته نیست.

فوتون‌‌‌‌های نوری ‌‌‌می‌‌توانند طول موج‌‌‌‌های متفاوتی داشته باشند. رنگ نور را طول موج آن مشخص می‌کند. مخلوط نور‌‌‌‌های مختلف شبکیه چشم را تحریک می‌کند و انسان احساس می‌کند رنگ را سفید می‌بیند.

[caption id="attachment_24869" align="aligncenter" width="600"]📷 نحوه تشکیل و مشاهده تصویر در میکروسکوپ[/caption]

اکثرا اشیایی که توسط ‌‌میکروسکوپ مشاهده ‌‌می‌شوند نسبت به نور شفاف هستند و اجزای آن‌‌‌ها تنها وقتی قابل مشاهده است که نسبت به زمینه کنتراست در شدت یا رنگ داشته باشند.

وقتی نور سفید به یک جسم قرمز بتابد، تما‌‌‌می ‌‌طول موج‌‌‌‌های موجود در نور سفید به جز نور قرمز در آن جذب ‌‌می‌شوند. بنابراین یک جسم با ناحیه قرمز را در یک زمینه سفید به این خاطر که دارای کنتراست رنگی است، ‌‌می‌توان دید.

عدسی شیئی در ‌‌میکروسکوپ که یک عدسی همگرا با فاصله کانونی کوچک است، تصویر حقیقی، وارونه و بزرگ‌تر از شی را تشکیل ‌‌می‌دهد. برای این منظور شی باید بین FO کانون عدسی شیئی و ۲ FO قرار گیرد. توان عدسی شیئی بزرگ‌تر از توان عدسی چشمی است و تصویر اول را بزرگ‌تر ‌‌می‌کند.

عدسی چشمی مثل ذره بين عمل ‌‌می‌کند. تصویر حاصل از عدسی شیئی باید در فاصله کانونی عدسی چشمی ‌‌باشد. از این شی تصویر مجازی نهایی تشکیل ‌‌می‌شود که بزرگ‌تر است. شما می توانید برای خرید میکروسکوپ بر روی لینک خرید میکروسکوپ در سایت موسسه طبیعت آسمان شهر کلیک کنید و از تمام میکروسکوپ ها دیدن بفرمائید.

برای دریافت پی دی اف مقاله انواع میکروسکوپ‌های الکترونی و چگونگی تشکیل تصویر کلیک کنید

منبع: سایت موسسه طبیعت آسمان شب و انواع میکروسکوپ‌های الکترونی و چگونگی تشکیل تصویر