Az elektronmikroszkop egy olyan mikroszkop, ami elektronnyalabot ? nagy sebessegre felgyorsitott elektronokat ? hasznal a megfigyelend? targy lekepezesere. A hagyomanyos fenymikroszkopehoz kepest sokkal jobb felbontasa reven az elektronmikroszkopos felveteleken a sejten beluli reszletek, de atomok konturjai, szabalyos kristalyracsszerkezet korvonalai is megfigyelhet?k.

Tortenet [ szerkesztes ]

A mikroszkop feltalalasa az 1600-as evek elejere tehet?, ezek utan nagyjabol haromszaz evvel kes?bb az Abbe-fele elv reven valt vilagossa, hogy barmilyen technikai tokeletesites reven sem lehet a fenymikroszkop felbontasi hatarat a minta reszletein megvalosulo fenyelhajlas miatt 200 nm ala vinni, es igy peldaul elerhetetlen egy sejt belsejenek kepi megismerese.

Louis de Broglie 1924-ben doktori disszertaciojaban bemutatta, hogy minden mozgo elemi reszecske hullamtermeszettel is rendelkezik. A hullam-reszecske kett?sseg elve minden adott sebesseggel mozgo, adott tomeg? reszecskehez hullamhosszat is rendel. Az addigra mar Joseph John Thomson altal felfedezett elektron hullamtermeszetet bizonyito elektrondiffrakcios kiserletek 1927-ben Clinton Joseph Davisson es Lester Halbert Germer , illetve t?luk fuggetlenul George Paget Thomson (J. J. Thomson fia) nevehez f?z?dtek. Az elektronnyalab fokuszalasahoz szukseges elektromagneses lencse otletet pedig Hans Busch 1926-ban publikalta. Mindezen el?zmenyek ismereteben Szilard Leo mar 1928-ban biztatta Buscht egy elektronmikroszkop megepitesere. ^[1] Az elektronmikroszkop m?kodeset demonstralo berendezest ? az els? negyszazszoros nagyitasu prototipust ? aztan Ernst Ruska nemet fizikus mutatta be 1931-ben. 1933-ban ? epitette meg azt az elektronmikroszkopot is, amely mar a fenymikroszkoppal elerhet? nagyitasnal nagyobb nagyitasra volt kepes. Ruska 1986-ban kapott Nobel-dijat az elektronmikroszkop feltalalasert. ^[2]

Az elektron kett?s termeszete es az elektronmikroszkop felbontasi hatara [ szerkesztes ]

De Broglie elmelete szerint az ${\displaystyle m_{0}}$ tomeg?, ${\displaystyle v}$ sebesseg? elektronokbol, mint reszecskekb?l allo nyalabhoz rendelhet? hullam hullamhossza az alabbi osszefugges segitsegevel irhato fel:

${\displaystyle \lambda ={\frac {h}{m_{0}\cdot v}}}$, ahol h a Planck-allando .

Homogen elektromos mez?ben gyorsulo elektron mozgasi energiajanak megvaltozasa az elektromos mez? munkajabol szarmazik, a munkatetel szerint:

${\displaystyle e\cdot U={\frac {1}{2}}m_{0}\cdot v^{2}}$, ahol e az elektron toltese , U a gyorsito feszultseg .

A hullamhossz tehat felirhato a gyorsito feszultseg fuggvenyeben:

${\displaystyle \lambda ={\frac {h}{\sqrt {2e\cdot U\cdot m_{0}}}}}$.

Az elektronmikroszkopban alkalmazott 10-100 kV gyorsito feszultseg reven az elektronok relativisztikus sebessegre tesznek szert, elerhetik a fenysebesseg 70%-at is. Ilyen esetben nem tekinthetunk el attol, hogy a reszecskek tomege fugg a sebessegt?l, a hullamhossz fenti osszefuggese a kovetkez?keppen modosul:

${\displaystyle \lambda ={\frac {h}{\sqrt {2m_{0}eU}}}{\frac {1}{\sqrt {1+{\frac {eU}{2m_{0}c^{2}}}}}}}$,

ahol c a feny vakuumbeli terjedesi sebessege.

Abbe-elve szerint az elerhet? felbontas:

${\displaystyle d={\frac {\lambda }{NA}}}$.

Fentiek alapjan az elektronmikroszkopban terjed? nyalabok hullamhossza pikometeres nagysagrend?, ami sokkal rovidebb, mint a feny nehany szaz nanometeres hullamhossza. Az elektronoptika tulajdonsagaibol szarmazo numerikus aperturat ( NA = 10 ^-3 ) is figyelembe veve az elektronmikroszkoppal 0,5 nm koruli felbontas erhet? el. ^[3]

Az elektronmikroszkop f?bb reszei [ szerkesztes ]

A Ruska altal felepitett els? transzmisszios elektronmikroszkop utan ma mar tobbfele elrendezesben m?kodnek elektronmikroszkopok, mindegyikben vannak azonban kozos elemek. Az elektronagyubol szarmazo elektronnyalabot vakuumcs?ben inhomogen elektromos es magneses terek gyorsitjak, fokuszaljak a mintara, az azon atjuto, elhajlo, vagy egyeb kolcsonhatasbol szarmazo sugarzast megfelel? detektorokkal erzekelve keszul a kep.

Az elektronnyalab kolcsonhatasa a mintaval, meresi lehet?segek [ szerkesztes ]

A mintara erkez? elektronnyalab es az anyag kozott tobbfele kolcsonhatas johet letre. Attol fugg?en, hogy a mintanak az elektronforras fele es? feluleten letrejov? valtozasokat, vagy a minta tulso oldalan torten?ket figyeljuk meg, mas merestechnikara van szuksegunk.

Transzmisszios uzemmodban a 10-100 nm vastagsagu mintara erkez? parhuzamos nyalab elhajlast szenved az egyes atomcsoportokon, a minta tuloldalan kilep? szort elektronok irany szerinti eloszlasa tukrozi a minta reszleteit. Ily modon ketdimenzios, szummacios kep keszul.

Reflexios uzemmodban az elektronok altal kivaltott valamely hatas eredmenyet figyeljuk meg a kepalkotashoz. Az elektron-visszaszoras alapjan rendszambeli kulonbsegek ? peldaul nehez atomok csoportjai ? jelenithet?k meg.

A szekunder elektronok eloszlasa a felulet topografiajat jellemzi. A szorasi kep igen erzekeny a felulet reszleteire. Kb. 10 nm-es melysegben terszer? reprezentacio keszithet?, ez a modszer kulonosen jol hasznalhato biologiai alkalmazasoknal.

Az Auger-elektronok es az elektronnyalab altal kivaltott karakterisztikus rontgensugarzas spektrumanak megfigyelese a kemiai osszetetel meghatarozasat teszi lehet?ve.

Jol lefokuszalt nyalab segitsegevel akar pontrol pontra nyerhetunk informaciot, ehhez azonban a minta mozgatasa, szkennelese szukseges.

Tipusai [ szerkesztes ]

A sokfele kolcsonhatasi folyamatnak es merestechnikanak megfelel?en ma mar tobbfele elektronmikroszkop letezik.

• Transzmisszios elektronmikroszkop (TEM): a targy megfigyeleset elektronsugarral valo atvilagitasban vegzi
• Pasztazo elektronmikroszkop (SEM): a minta mozgatasaval pontrol pontra allit el? kepet a targy feluleter?l
• Reflexios (sugarvisszaver?) elektronmikroszkop (REM)
• Pasztazo transzmisszios elektronmikroszkop

Alkalmazasi teruletek [ szerkesztes ]

A fenymikroszkopehoz kepest jelent?sen nagyobb felbontas sokfele alkalmazast tesz lehet?ve. Bar a minta komplikalt el?keszitese, a szukseges vizmentes vakuum kornyezet korlatozza a biologiai alkalmazast, az elektronmikroszkopos vizsgalatok sok uj felfedezest hoztak az orvosi, biologiai kutatasokban. Erdekes peldaul, hogy az igy nyert eredmenyek el?bb kaptak tudomanyos elismerest az 1974-es orvosi Nobel-dij reven, mint a modszer feltalaloi.

• Felvezet? kutatas es adattarolas
• Szovettani felvetelek
• Egysejt?ek , virusok tanulmanyozasa

Jegyzetek [ szerkesztes ]