المجهر الإلكتروني: المجهر الإلكتروني هو مجهر يستخدم شعاعًا من الإلكترونات المتسارعة كمصدر للضوء، وهو نوع خاص من المجهر ذو دقة صورة عالية، وقادر على تكبير الأشياء بالنانومتر.
تم تشكيله من خلال الاستخدام المتحكم فيه للإلكترونات في الفراغ الذي تم التقاطه بواسطة شاشة فسفورية، اتبع موقع محمود حسونةة للتعرف على المجهر الإلكتروني.
ميكروسكوب الكتروني
المجهر الإلكتروني أو المجهر الإلكتروني عبارة عن هيكل يستخدم للحصول على صور كبيرة وعالية الدقة للعينات البيولوجية وغير البيولوجية.
يستخدم المجهر الإلكتروني أيضًا في الأبحاث الطبية الحيوية لدراسة وتحديد بنية الأنسجة والخلايا والكائنات الحية والمجمعات الجزيئية بالتفصيل.
تنتج الدقة العالية للصور الكهرومغناطيسية عن استخدام الإلكترونات (ذات الأطوال الموجية القصيرة جدًا) كمصدر للإضاءة الإشعاعية.
يستخدم المجهر الإلكتروني أيضًا بالاقتران مع تقنيات مساعدة مختلفة (مثل التقسيم الرقيق، والوسم المناعي، والتلوين السلبي) للإجابة على أسئلة محددة.
توفر صور المجهر الإلكتروني معلومات مهمة عن التركيب الأساسي لوظيفة الخلية وأمراض الخلية.
لأن الطول الموجي للإلكترون يمكن أن يصل إلى 100000 مرة أقصر من طول فوتونات الضوء المرئي.
تتمتع المجاهر الإلكترونية بقدرة تحليل أعلى من المجاهر الضوئية، ويمكن أن تكشف عن بنية الأجسام الصغيرة.
يحقق المجهر الإلكتروني النافذ للمسح دقة أفضل من 50 مترًا في وضع تصوير المجال المظلم الحلقي، وتكبير يصل إلى 10000000 × تقريبًا.
في حين أن معظم المجاهر الضوئية محدودة بسبب الانعراج بدقة 200 نانومتر والتكبير المفيد أقل من × 2000
يشمل الفحص المجهري الإلكتروني مجالًا مغناطيسيًا خاصًا بتكوين نظام عدسات إلكترونية ضوئية مشابه للعدسة الزجاجية، من أجل الفحص المجهري للضوء البصري.
انظر أيضًا: دراسة الإلكترونات في الذرات وكيفية توزيعها جاهزة للطباعة
تاريخ المجهر الإلكتروني
في عام 1926، اخترع هانز بوش العدسة الكهرومغناطيسية، وفقًا لدينيس جابور. في عام 1928، حاول الفيزيائي ليو زيلارد إقناعه ببناء مجهر إلكتروني حصل على براءة اختراعه.
تم تطوير أول نموذج مجهر إلكتروني قادر على تكبير أربعمائة قوة في عام 1931 من قبل الفيزيائي إرنست روسكا.
والمهندس الكهربائي ماكس نول، كان الجهاز أول عرض عملي لمبادئ الفحص المجهري الإلكتروني.
في مايو من نفس العام، حصل رينهولد رودنبرغ، المدير العلمي لشركة Siemens-Schuckertwerke، على براءة اختراع للميكروسكوب الإلكتروني.
في عام 1932، قام إرنست لوبيك من شركة Siemens & Halske ببناء والتقاط صور لنموذج أولي لمجهر إلكتروني، وفقًا للمفاهيم الموضحة في براءة اختراع Rudenberg.
أيضًا في عام 1937، كان مانفريد فون أردن رائدًا في استخدام المجهر الإلكتروني الماسح، وأنتجت شركة سيمنز أول مجهر إلكتروني تجاري في عام 1938.
تم بناء أول مجهر إلكتروني في أمريكا الشمالية في عام 1938، في جامعة تورنتو، بواسطة إيلي فرانكلين بيرتون والطلاب سيسيل هول، وجيمس هيلر، وألبرت بريبوس.
أنواع المجهر الإلكتروني
هناك نوعان رئيسيان من المجهر الإلكتروني:
- المجهر الإلكتروني النافذ (TEM.
- أيضا، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM).
يستخدم مجهر الإرسال الإلكتروني لفحص العينات الرقيقة (أقسام الأنسجة والجزيئات وما إلى ذلك)، والتي يمكن للإلكترونات المرور من خلالها لإنشاء صورة إسقاط.
يشبه المجهر الإلكتروني الماسح في نواح كثيرة المجهر الضوئي التقليدي (المدمج).
يستخدم TEM، من بين أشياء أخرى، لوصف داخل الخلايا (في أقسام رفيعة)، وهيكل جزيئات البروتين (على النقيض من التظليل المعدني).
هذا بالإضافة إلى تنظيم جزيئات الفيروسات وخيوط الهيكل الخلوي (المحضرة بتقنية التلوين السلبي)، وترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا (من خلال كسر التجميد).
بينما يعتمد المجهر الإلكتروني التقليدي على انبعاث الإلكترونات الثانوية من سطح العينة.
بسبب عمق التركيز الكبير، فإن المجهر الإلكتروني الماسح هو المجهر الإلكتروني المكافئ للمجهر البصري المجسم.
يوفر صورًا مفصلة لمحتويات الخلايا والكائنات الحية الكاملة غير الممكنة باستخدام TEM.
يمكن أيضًا استخدام SEM في عد الجسيمات والقياس والتحكم في العمليات.
يطلق عليه المجهر الإلكتروني الماسح، لأن الصورة تتكون عن طريق مسح شعاع إلكتروني يركز على سطح العينة بنمط نقطي.
مميزات المجهر الإلكتروني
يكون المجهر الإلكتروني على شكل عمود فراغ طويل مركب عموديًا ويتكون من المكونات التالية:
- مسدس الإلكترون: وهو خيط من التنجستن الساخن ينتج الإلكترونات.
- العدسة الكهرومغناطيسية: تركز العدسة المكثفة شعاع الإلكترون على العينة، وتشكل عدسة التكثيف الثانية الإلكترونات في حزمة ضيقة رقيقة.
- يمر شعاع الإلكترون الذي يغادر العينة بملف مغناطيسي ثانٍ يسمى عدسة الكائن، والتي تحتوي على طاقة عالية، وتشكل الصورة المكبرة المتوسطة.
- المجموعة الثالثة من العدسات المغناطيسية تسمى عدسات بروجيكتور (بصرية)، والتي تنتج الصورة المكبرة النهائية.
- تعمل كل من هذه العدسات كمكبر للصورة، مع الحفاظ على مستوى مذهل من التفاصيل والدقة.
- حامل العينة: حامل العينة عبارة عن غشاء رقيق جدًا من الكربون أو الكولوديون مثبت بشبكة معدنية.
- نظام عرض وتسجيل الصور: حيث يتم عرض الصورة النهائية على شاشة فلورسنت، وتحت شاشة الفلورسنت توجد كاميرا لتسجيل الصورة.
صور المجهر الإلكتروني الملون
في التكوينات الأكثر شيوعًا، تنتج المجاهر الإلكترونية صورًا لكمية واحدة من الضوء لكل بكسل، مع عرض النتائج عادةً بتدرج الرمادي.
ومع ذلك، غالبًا ما يتم تلوين هذه الصور باستخدام برنامج اكتشاف الميزات، أو ببساطة عن طريق التحرير اليدوي باستخدام محرر رسومات.
يمكن القيام بذلك أيضًا لتوضيح الهيكل أو للتأثير الجمالي، ولا يضيف عمومًا معلومات جديدة حول العينة.
عيوب المجهر الإلكتروني
تعد المجاهر الإلكترونية مكلفة في البناء والصيانة، لكن تكاليف رأس المال والتشغيل لأنظمة الفحص المجهري البصري متحد البؤر تتداخل الآن مع تلك الموجودة في 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 فراغ إلى حد كبير، لأن الجزيئات التي يتكون منها الهواء تشتت الإلكترونات.
تقوم مجاهر المسح الإلكتروني، التي تعمل في الوضع التقليدي للفراغ العالي، بإجراء عينات حاملة للصور.
لذلك تحتاج المواد غير الموصلة إلى طلاء موصل (سبائك الذهب / البلاديوم، الكربون، الأوزميوم، إلخ).
اخترناه لك: مقدمة للضوء الهندسي
تطبيقات المجهر
تخزين البيانات وأشباه الموصلات
- تعديل الدائرة.
- تحليل الخلل.
- تحليل الفشل.
علم الأحياء وعلوم الحياة
- بيولوجيا الحياة البرية.
- المجهر الإلكتروني بالتبريد.
- المجهر الإلكتروني التشخيصي.
- أبحاث الأدوية (مثل المضادات الحيوية).
- أيضا، التصوير المقطعي الإلكتروني.
- أيضا تحليل الجسيمات.
- تحليل الجسيمات.
- توطين البروتين.
- علم الأحياء الإنشائي.
- تصوير الأنسجة.
- علم السموم.
- علم الفيروسات (مثل مراقبة الحمل الفيروسي).
بحوث المواد
- اختبار الجهاز وتحديده.
- تجارب في المواد الديناميكية.
- شعاع الإلكترون بسبب الترسب.
- السلوك في الموقع.
- تأهيل المواد.
- بحث طبى.
- نانومترولوجي.
- النمذجة على مقياس النانو.
صناعة
- كيماويات / بتروكيماويات.
- كإنشاء شعاع مباشر في الكتابة.
- علم الطعام.
- الطب الشرعي.
- كسور.
- الموقف الصحيح.
- التعدين (تحليل تحرير المعادن).
- مراقبة جودة الأدوية.
قد تكون مهتمًا بـ: أهمية الفحص المجهري البصري والجراحي
في نهاية المجهر الإلكتروني، يتم استخدام المجهر الإلكتروني لفحص البنية التحتية للعديد من العينات البيولوجية وغير العضوية مثل: الكائنات الحية الدقيقة والخلايا والجزيئات الكبيرة، وكذلك عينات الخزعة والمعادن والبلورات.