ข้อดีของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นเครื่องมือที่ใช้หลักการของทัศนศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งใช้ลำอิเล็กตรอนและเลนส์แทนลำแสงและเลนส์สายตาในการถ่ายภาพโครงสร้างเล็กๆ น้อยๆ ของสสารที่กำลังขยายสูงมาก
ความสามารถในการแยกความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงด้วยระยะห่างเล็กน้อยระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ติดกันซึ่งสามารถแยกแยะได้ ในทศวรรษที่ 1970 ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านอยู่ที่ประมาณ 0.3 นาโนเมตร (ความละเอียดของสายตามนุษย์ประมาณ 0.1 มิลลิเมตร) ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีกำลังขยายมากกว่า 3 ล้านเท่า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีกำลังขยายประมาณ 2,000 เท่า ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงสามารถสังเกตโครงตาข่ายอะตอมที่จัดเรียงอย่างประณีตของอะตอมและคริสตัลของโลหะหนักบางชนิดได้โดยตรง
แม้ว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะมีความละเอียดที่ดีกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมาก แต่ก็ยากที่จะสังเกตสิ่งมีชีวิตเนื่องจากจำเป็นต้องทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศ และการฉายรังสีลำอิเล็กตรอนยังสามารถทำให้เกิดความเสียหายจากรังสีต่อตัวอย่างทางชีววิทยา ปัญหาอื่นๆ เช่น การปรับปรุงความสว่างของปืนอิเล็กตรอนและคุณภาพของเลนส์อิเล็กตรอน ก็จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเช่นกัน
ความละเอียดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งสัมพันธ์กับมุมกรวยและความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวอย่าง ความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นจะอยู่ที่ประมาณ {{0}} นาโนเมตร ในขณะที่ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนสัมพันธ์กับแรงดันความเร่ง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเร่งคือ 50-100 kV ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ 0.0053-0.0037 นาโนเมตร เนื่องจากความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนนั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้มาก แม้ว่ามุมกรวยของลำอิเล็กตรอนจะเป็นเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ของมุมของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง แต่ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็ยังคงมีมาก ดีกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประกอบด้วยสามส่วน: หลอดกระจก ระบบสุญญากาศ และตู้จ่ายไฟ กระบอกเลนส์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยปืนอิเล็กทรอนิกส์ เลนส์อิเล็กทรอนิกส์ ชั้นวางตัวอย่าง หน้าจอฟลูออเรสเซนต์ และกลไกของกล้อง ซึ่งโดยปกติจะประกอบเป็นคอลัมน์จากบนลงล่าง ระบบสุญญากาศประกอบด้วยปั๊มสุญญากาศเชิงกล ปั๊มกระจาย และวาล์วสุญญากาศ และเชื่อมต่อกับท่อกระจกผ่านท่อสกัดอากาศ ตู้จ่ายไฟประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง เครื่องควบคุมกระแสไฟฟ้ากระตุ้น และหน่วยควบคุมและควบคุมต่างๆ
เลนส์อิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบสำคัญในหลอดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มันใช้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กเชิงพื้นที่ซึ่งสมมาตรกับแกนของท่อเพื่อโค้งงอวิถีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไปทางแกนเพื่อสร้างโฟกัส ฟังก์ชั่นของมันคล้ายกับเลนส์แก้วนูนเพื่อโฟกัสลำแสงจึงเรียกว่าเลนส์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งโฟกัสอิเล็กตรอนผ่านสนามแม่เหล็กแรงสูงที่เกิดจากกระแสกระตุ้น DC ที่เสถียรที่ไหลผ่านขดลวดที่มีขั้วรองเท้า
ปืนอิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบที่ประกอบด้วยแคโทดร้อนลวดทังสเตน ประตู และแคโทด มันสามารถเปล่งและสร้างลำอิเล็กตรอนด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ดังนั้นความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าความเร่งจึงต้องไม่น้อยกว่าหนึ่งในพัน
ลำอิเล็กตรอนของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่ผ่านตัวอย่าง แต่จะสแกนและกระตุ้นอิเล็กตรอนทุติยภูมิบนพื้นผิวของตัวอย่างเท่านั้น ผลึกเรืองแสงวาบที่วางอยู่ข้างตัวอย่างจะได้รับอิเล็กตรอนทุติยภูมิและปรับความเข้มของลำอิเล็กตรอนของหลอดภาพหลังการขยาย ดังนั้นจึงเปลี่ยนความสว่างของหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ของหลอดภาพ ขดลวดโก่งของหลอดภาพจะซิงโครไนซ์กับลำแสงอิเล็กตรอนบนพื้นผิวตัวอย่างเพื่อสแกน เพื่อให้หน้าจอฟลูออเรสเซนต์ของหลอดภาพแสดงภาพสัณฐานวิทยาของพื้นผิวตัวอย่าง ซึ่งคล้ายกับหลักการทำงานของโทรทัศน์อุตสาหกรรม
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของลำอิเล็กตรอนบนพื้นผิวของตัวอย่างเป็นหลัก กำลังขยายคืออัตราส่วนของแอมพลิจูดการสแกนบนหลอดภาพต่อแอมพลิจูดการสแกนบนตัวอย่าง ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องจากหลายสิบครั้งเป็นหลายแสนครั้ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่จำเป็นต้องใช้ตัวอย่างที่บางมาก รูปภาพมีความรู้สึกสามมิติที่ชัดเจน สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของสารโดยใช้ข้อมูล เช่น อิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนที่ถูกดูดซับ และรังสีเอกซ์ที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างลำอิเล็กตรอนและสสาร
ปืนอิเล็กตรอนและคอนเดนเซอร์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจะเหมือนกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดโดยประมาณ แต่เพื่อทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนละเอียดขึ้น จึงมีการเติมเลนส์ใกล้วัตถุและตาพร่าเข้าไปใต้คอนเดนเซอร์ และชุดตั้งฉากซึ่งกันและกันสองชุด คอยล์สแกนยังติดตั้งอยู่ภายในเลนส์ใกล้วัตถุด้วย ห้องเก็บตัวอย่างด้านล่างเลนส์ใกล้วัตถุมีแท่นเก็บตัวอย่างที่สามารถเคลื่อนย้าย หมุน และเอียงได้
