الميكروسكوب الإلكتروني
الميكروسكوب الإلكتروني، الميكروسكوب الإلكتروني هو مجهر يستخدم شعاع من الإلكترونات المتسارعة كمصدر للإضاءة، إنه نوع خاص من المجاهر ذات دقة عالية للصور، قادرة على تكبير الأشياء بالنانومتر.
والتي يتم تشكيلها عن طريق الاستخدام المتحكم فيه للإلكترونات في الفراغ الملتقطة على شاشة فسفورية، تابعوا موقع مقال للتعرف على الميكروسكوب الإلكتروني.
محتويات المقال
الميكروسكوب الإلكتروني
الميكروسكوب الإلكتروني أو المجهر الإلكتروني هو هيكل يستخدم من أجل التقاط صور ذات دقة كبيرة وعالية للعينات البيولوجية وغير البيولوجية.
كما يتم استخدام المجهر الإلكتروني أيضًا في البحوث الطبية الحيوية، وذلك لدراسة، ومعرفة تركيب الأنسجة والخلايا والعضويات والمجمعات الجزيئية تفصيليًا.
وينتج الدقة العالية للصور الكهرومغناطيسية من استخدام الإلكترونات (التي لها أطوال موجية قصيرة جدًا)، كمصدر لإضاءة الإشعاع.
كما يستخدم المجهر الإلكتروني جنبًا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من التقنيات المساعدة، (مثل التقسيم الرقيق، ووضع العلامات المناعية، والتلوين السلبي، للإجابة على أسئلة محددة.
هذا وتوفر صور المجهر الإلكتروني معلومات أساسية عن الأساس البنيوي، لوظيفة الخلية وأمراض الخلية.
ونظرًا لأن الطول الموجي للإلكترون يمكن أن يكون أقصر بما يصل إلى 100,000 مرة من طول فوتونات الضوء المرئي.
فإن المجاهر الإلكترونية لها قوة حل أعلى من المجاهر الضوئية، ويمكن أن تكشف عن بنية الأجسام الأصغر.
هذا وقد حقق المجهر الإلكتروني النافذ للمسح دقة أفضل من 50 م في وضع تصوير المجال المظلم الحلقي، وتكبير يصل إلى حوالي ×10,000,000.
في حين أن معظم المجاهر الضوئية محدودة بسبب الانعراج إلى دقة 200 نانومتر والتكبيرات المفيدة أقل من ×2000
يشتمل الميكروسكوب الإلكتروني على مجالات مغناطيسية، خاصة بتشكيل أنظمة عدسات بصرية إلكترونية مماثلة للعدسات الزجاجية، لميكروسكوب الضوء البصري.
شاهد أيضًا: بحث عن الإلكترونات في الذرات وكيفية توزيعها جاهز للطباعة
نبذة تاريخية عن الميكروسكوب الإلكتروني
في عام 1926م طور هانز بوش العدسة الكهرومغناطيسية وفقًا لدينيس جابور، حاول الفيزيائي ليو زيلارد في عام 1928م إقناعه ببناء مجهر إلكتروني، حيث سجل براءة اختراع له.
وتم تطوير أول مجهر إلكتروني نموذجي قادر على التكبير بأربعمائة قوة في عام 1931م من قبل الفيزيائي إرنست روسكا.
والمهندس الكهربائي ماكس نول، وكان الجهاز أول عرض عملي لمبادئ المجهر الإلكتروني.
وفي مايو من نفس العام، حصل رينهولد رودنبرغ، المدير العلمي لشركة Siemens-Schuckertwerke، على براءة اختراع لمجهر إلكتروني.
وفي عام 1932م، قام إرنست لوبك من شركة Siemens & Halske ببناء، والحصول على صور من نموذج أولي لمجهر إلكتروني، طبقًا المفاهيم الموضحة، في براءة اختراع Rudenberg.
أيضًا في عام 1937، كان مانفريد فون أردين رائدًا في استخدام المجهر الإلكتروني الماسح، وأنتجت شركة سيمنز أول مجهر إلكتروني تجاري في عام 1938م.
وتم بناء أول مجهر إلكتروني في أمريكا الشمالية عام 1938م، في جامعة تورنتو، بواسطة إيلي فرانكلين بيرتون والطلاب سيسيل هول، وجيمس هيلير، وألبرت بريبوس.
أنواع المايكروسكوب الإلكتروني
هناك نوعان رئيسيان من المجهر الإلكتروني، وهم:
- المجهر الإلكتروني النافذ – (the transmission electron microscope (TEM.
- أيضًا المجهر الإلكتروني الماسح – (scanning electron microscope (SEM.
ويتم استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لعرض عينات رقيقة (أقسام الأنسجة، والجزيئات، وما إلى ذلك)، التي يمكن للإلكترونات المرور، من خلالها لتوليد صورة إسقاط.
كما يعتبر المجهر الإلكتروني الماسح مشابهًا في نواح كثيرة لمجهر الضوء التقليدي (المركب).
ويستخدم TEM، من بين أشياء أخرى، لتصوير الأجزاء الداخلية للخلايا (في أقسام رقيقة)، وهيكل جزيئات البروتين (يتناقض مع التظليل المعدني).
هذا بالإضافة إلى تنظيم الجزيئات في الفيروسات وخيوط الهيكل الخلوي (المحضرة بتقنية التلوين السلبي)، وترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا (عن طريق تجميد الكسر).
بينما يعتمد الفحص المجهري الإلكتروني التقليدي على انبعاث الإلكترونات الثانوية من سطح العينة.
ونظرًا لعمق تركيزه الكبير، فإن المجهر الإلكتروني الماسح هو نظير المجهر الإلكتروني لمجهر ضوئي ستيريو.
حيث يوفر صورًا مفصلة لأسطح الخلايا، والكائنات الحية الكاملة غير الممكنة بواسطة TEM.
يمكن استخدام SEM أيضًا لحساب الجسيمات، وتحديد الحجم والتحكم في العملية.
ويطلق عليه المجهر الإلكتروني الماسح، لأن الصورة تتكون عن طريق مسح شعاع إلكتروني مركّز على سطح العينة بنمط نقطي.
أجزاء الميكروسكوب الإلكتروني
الميكروسكوب الإلكتروني يكون على شكل عمود فراغ طويل يتم تركيبه عموديًا، وهو يحتوي على المكونات التالية:
- بندقية الكترونية: وهي عبارة عن خيوط تنجستن ساخنة، تولد إلكترونات.
- العدسات الكهرومغناطيسية: وتركز العدسة المكثفة على شعاع الإلكترون على العينة، وتشكل العدسة المكثفة الثانية الإلكترونات في حزمة ضيقة رقيقة.
- يمر شعاع الإلكترون الخارج من العينة إلى أسفل الثاني من الملفات المغناطيسية التي تسمى العدسة الموضوعية، والتي تتمتع بقوة عالية، وتشكل الصورة المكبرة المتوسطة.
- والمجموعة الثالثة من العدسات المغناطيسية تسمى عدسات بروجيكتور (بصري)، والتي تنتج الصورة النهائية المكبرة.
- وتعمل كل من هذه العدسات كمكبر للصورة، مع الحفاظ على مستوى مذهل من التفاصيل والدقة.
- حامل العينة: حامل العينة عبارة عن غشاء رقيق للغاية من الكربون أو الكولوديون الذي تمسكه شبكة معدنية.
- نظام عرض وتسجيل الصور: حيث يتم عرض الصورة النهائية على شاشة الفلورسنت، وأسفل الشاشة الفلورية توجد كاميرا لتسجيل الصورة.
اللون الخاص بصور الميكروسكوب الإلكتروني
في أكثر التكوينات شيوعًا، تنتج المجاهر الإلكترونية صورًا ذات قيمة سطوع واحدة لكل بكسل، مع عرض النتائج عادةً بتدرج الرمادي.
ومع ذلك، غالبًا ما يتم تلوين هذه الصور من خلال استخدام برنامج اكتشاف الميزات، أو ببساطة عن طريق التحرير اليدوي باستخدام محرر رسومات.
كما يمكن القيام بذلك لتوضيح البنية أو للتأثير الجمالي، ولا يضيف عمومًا معلومات جديدة حول العينة.
سلبيات الميكروسكوب الإلكتروني
تعد المجاهر الإلكترونية مكلفة في البناء والصيانة، لكن التكاليف الرأسمالية والتشغيلية، لأنظمة المجاهر الضوئية متحد البؤر تتداخل الآن مع المجاهر الإلكترونية الأساسية.
يجب وضع المجاهر المصممة لتحقيق دقة عالية في مباني مستقرة (أحيانًا تحت الأرض)، مع خدمات خاصة مثل أنظمة إلغاء المجال المغناطيسي.
يجب النظر إلى العينات في الفراغ إلى حد كبير، حيث أن الجزيئات، التي يتكون منها الهواء ستشتت الإلكترونات.
المجاهر الإلكترونية الماسحة التي تعمل في وضع الفراغ العالي التقليدي، عادةً ما تكون عينات موصلة للصور.
لذلك تتطلب المواد غير الموصلة طلاء موصل (سبائك الذهب / البلاديوم، الكربون، الأوزميوم، إلخ).
اخترنا لك: مقدمة عن الضوء الهندسي
تطبيقات الميكروسكوب
تخزين البيانات وأشباه الموصلات
- تعديل الدائرة.
- تحليل الخلل.
- تحليل الفشل.
علم الأحياء وعلوم الحياة
- علم الأحياء البرية.
- المجهر الإلكتروني بالتبريد.
- الفحص المجهري الإلكتروني التشخيصي.
- أبحاث الأدوية (مثل المضادات الحيوية).
- كذلك التصوير المقطعي بالإلكترون.
- أيضًا تحليل الجسيمات.
- كشف الجسيمات.
- توطين البروتين.
- علم الأحياء البنيوي.
- تصوير الأنسجة.
- علم السموم.
- علم الفيروسات (مثل مراقبة الحمل الفيروسي).
بحوث المواد
- اختبار الجهاز والتوصيف.
- تجارب المواد الديناميكية.
- الترسيب الناجم عن شعاع الإلكترون.
- التوصيف في الموقع.
- تأهيل المواد.
- البحوث الطبية.
- نانومترولوجيا.
- النمذجة النانوية.
الصناعة
- الكيماويات / البتروكيماويات.
- كما تصنيع شعاع الكتابة المباشر.
- علم الغذاء.
- الطب الشرعي.
- الفركتوجرافي.
- التوصيف الدقيق.
- التعدين (تحليل تحرير المعادن).
- مراقبة الجودة الصيدلانية.
قد يهمك: أهمية الميكروسكوب الضوئي والجراحي
في نهاية الميكروسكوب الإلكتروني، يستخدم الفحص المجهري الإلكتروني لفحص البنية التحتية للعديد من العينات البيولوجية وغير العضوية مثل: الكائنات الحية الدقيقة، والخلايا والجزيئات الكبيرة، وكذلك عينات الخزعة والمعادن والبلورات.