ข้อดีของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
กล้องจุลทรรศน์ย่อยเป็นเครื่องมือที่ใช้ลำอิเล็กตรอนและเลนส์แทนลำแสงและเลนส์สายตาตามหลักการของเลนส์อิเล็กตรอน เพื่อสร้างภาพโครงสร้างเล็กๆ น้อยๆ ของสสารที่กำลังขยายสูงมาก
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงด้วยระยะห่างเล็กน้อยระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ติดกันซึ่งสามารถแยกแยะได้ ในทศวรรษที่ 1970 ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านอยู่ที่ประมาณ 0.3 นาโนเมตร (ความละเอียดของสายตามนุษย์ประมาณ 0.1 มิลลิเมตร) ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีกำลังขยายมากกว่า 3 ล้านเท่า ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีกำลังขยายประมาณ 2,000 เท่า ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงสามารถสังเกตโครงตาข่ายอะตอมที่จัดเรียงอย่างประณีตในอะตอมและผลึกของโลหะหนักบางชนิดได้โดยตรง
ในปี 1931 คนอร์และรัสกาจากเยอรมนีได้ดัดแปลงออสซิลโลสโคปไฟฟ้าแรงสูงด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนแบบปล่อยแคโทดเย็นและเลนส์อิเล็กตรอนสามตัว และได้รับภาพที่ขยายมากกว่าสิบเท่า ซึ่งยืนยันความเป็นไปได้ของการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ในปีพ.ศ. 2475 ด้วยการปรับปรุง Ruska ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถึง 50 นาโนเมตร ซึ่งมีความละเอียดมากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงประมาณสิบเท่าในขณะนั้น ส่งผลให้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเริ่มได้รับความสนใจ
ในทศวรรษที่ 1940 ฮิลล์ในสหรัฐอเมริกาได้ชดเชยความไม่สมมาตรในการหมุนของเลนส์อิเล็กตรอนด้วยเครื่องปรับสายตา ส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าครั้งใหม่ในด้านความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และค่อยๆ ก้าวไปสู่ระดับที่ทันสมัย ในประเทศจีน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่มีความละเอียด 3 นาโนเมตรได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จในปี พ.ศ. 2501 และในปี พ.ศ. 2522 ได้มีการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขนาดใหญ่ที่มีความละเอียด 0.3 นาโนเมตรด้วย
แม้ว่าความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะเหนือกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมาก แต่ก็ยากต่อการสังเกตสิ่งมีชีวิตเนื่องจากจำเป็นต้องทำงานภายใต้สภาวะสุญญากาศ และการฉายรังสีลำอิเล็กตรอนยังสามารถทำให้เกิดความเสียหายจากรังสีต่อตัวอย่างทางชีววิทยา ปัญหาอื่นๆ เช่น การปรับปรุงความสว่างของปืนอิเล็กตรอนและคุณภาพของเลนส์อิเล็กตรอน ก็จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเช่นกัน
ความละเอียดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งสัมพันธ์กับมุมกรวยตกกระทบและความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวอย่าง ความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็นอยู่ที่ประมาณ {{0}} นาโนเมตร ในขณะที่ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนสัมพันธ์กับแรงดันความเร่ง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเร่งคือ 50-100 kV ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ 0.0053-0.0037 นาโนเมตร เนื่องจากความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนนั้นเล็กกว่าแสงที่มองเห็นได้มาก แม้ว่ามุมกรวยของลำอิเล็กตรอนจะเป็นเพียง 1% ของมุมของกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอล แต่ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็ยังดีกว่ามาก มากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประกอบด้วยสามส่วน: หลอด ระบบสุญญากาศ และตู้จ่ายไฟ กระบอกกระจกส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น ปืนอิเล็กตรอน เลนส์อิเล็กตรอน ตัวยึดตัวอย่าง หน้าจอฟลูออเรสเซนต์ และกลไกการถ่ายภาพ ซึ่งโดยปกติจะประกอบเป็นทรงกระบอกจากบนลงล่าง ระบบสุญญากาศประกอบด้วยปั๊มสุญญากาศเชิงกล ปั๊มกระจาย และวาล์วสุญญากาศ ซึ่งเชื่อมต่อกับท่อกระจกผ่านท่อสกัด ตู้จ่ายไฟประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง เครื่องควบคุมกระแสไฟฟ้ากระตุ้น และหน่วยควบคุมและควบคุมต่างๆ
เลนส์ย่อยเป็นส่วนประกอบสำคัญในหลอดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มันใช้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กเชิงพื้นที่ซึ่งสมมาตรกับแกนของท่อเพื่อโค้งงอวิถีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไปทางแกนเพื่อสร้างโฟกัส ฟังก์ชั่นคล้ายกับเลนส์กระจกนูนเพื่อโฟกัสลำแสงจึงเรียกว่าเลนส์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งโฟกัสอิเล็กตรอนด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูงซึ่งเกิดจากกระแสกระตุ้นกระแสตรงที่เสถียรที่ไหลผ่านขดลวดที่มีขั้วรองเท้า
ปืนอิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบที่ประกอบด้วยแคโทดร้อน เกท และแคโทดลวดทังสเตน มันสามารถเปล่งและสร้างลำอิเล็กตรอนด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ดังนั้นความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าความเร่งจึงต้องไม่น้อยกว่าหนึ่งในพัน
