الميكروسكوب الإلكتروني

مجهر الكتروني

المجهر الإلكتروني أو المجهر الإلكتروني عبارة عن هيكل يستخدم لالتقاط صور كبيرة وعالية الدقة للعينات البيولوجية وغير البيولوجية.

يستخدم المجهر الإلكتروني أيضًا في الأبحاث الطبية الحيوية لدراسة وتعلم بالتفصيل بنية الأنسجة والخلايا والكائنات الحية والمجمعات الجزيئية.

تنتج الدقة العالية للصور الكهرومغناطيسية عن استخدام الإلكترونات (التي لها أطوال موجية قصيرة جدًا) كمصدر للإضاءة الإشعاعية.

يستخدم المجهر الإلكتروني جنبًا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من التقنيات المساعدة (مثل الأقسام الرقيقة ، والتلوين المناعي ، والتلوين السلبي) للإجابة على أسئلة محددة.

توفر صور المجهر الإلكتروني معلومات أساسية عن الأساس الهيكلي 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 الأصغر.

حقق المجهر الإلكتروني الماسح دقة أفضل من 50 ميكرومتر في وضع التصوير بالحقل المظلم الحلقي وتكبير يصل إلى 10000000 مرة تقريبًا.

بينما تقتصر معظم مجاهر الضوء على الحيود بدقة 200 نانومتر والتكبير المفيد أقل من 2000 ×

يشتمل الفحص المجهري الإلكتروني على مجالات مغناطيسية لتشكيل أنظمة عدسات إلكترونية ضوئية مماثلة للعدسات الزجاجية للفحص المجهري الضوئي.

تاريخ موجز للفحص المجهري الإلكتروني.

طور هانز بوش العدسة الكهرومغناطيسية في عام 1926. وفقًا لدينيس جابور ، حاول الفيزيائي ليو زيلارد إقناعه في عام 1928 ببناء مجهر إلكتروني ، حصل على براءة اختراعه.

تم تطوير أول مجهر إلكتروني نموذجي قادر على التكبير 400x في عام 1931 بواسطة الفيزيائي إرنست روسكا.

والمهندس الكهربائي ماكس نول ، وكان الجهاز أول عرض عملي لمبادئ المجهر الإلكتروني.

في مايو من نفس العام ، حصل رينهولد رودنبرغ ، المدير العلمي لشركة Siemens-Schuckertwerke ، على براءة اختراع لمجهر إلكتروني.

في عام 1932 ، قام إرنست لوبيك من شركة Siemens & Halske ببناء وتصوير نموذج أولي لمجهر إلكتروني ، بناءً على المفاهيم 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 عام 1938 ، في جامعة تورنتو ، بواسطة إيلي فرانكلين بيرتون والطلاب سيسيل هول ، وجيمس هيلير ، وألبرت بريبوس.

أنواع المجهر الإلكتروني

هناك نوعان رئيسيان من المجهر الإلكتروني وهما:

• المجهر الإلكتروني النافذ (TEM).
• أيضا مجهر مسح إلكتروني (SEM).

يتم استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لعرض عينات رقيقة (أقسام الأنسجة ، والجسيمات ، وما إلى ذلك) ، والتي يمكن للإلكترونات المرور من خلالها ، لإنشاء صورة إسقاط.

يشبه المجهر الإلكتروني الماسح في نواح كثيرة المجهر الضوئي (المركب) التقليدي.

يستخدم TEM ، من بين أشياء أخرى ، لتصوير الأجزاء الداخلية للخلايا (في أقسام رفيعة) وهيكل جزيئات البروتين (على عكس التظليل المعدني).

هذا بالإضافة إلى تنظيم الجزيئات في الفيروسات وخيوط الهيكل الخلوي (المحضرة بتقنية التلوين السلبي) وترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا (عن طريق كسر التجميد).

بينما يعتمد المجهر الإلكتروني التقليدي على انبعاث الإلكترونات الثانوية من سطح العينة.

نظرًا لعمق التركيز الأكبر ، فإن المجهر الإلكتروني الماسح هو نظير المجهر الإلكتروني لمجهر ضوئي ستيريو.

يوفر صورًا مفصلة لأسطح الخلايا والكائنات الحية الكاملة غير الممكنة باستخدام TEM.

يمكن أيضًا استخدام SEM لحساب الجسيمات وتحديد الحجم والتحكم في العملية.

يطلق عليه المجهر الإلكتروني الماسح لأن الصورة تتكون عن طريق مسح شعاع مركّز من الإلكترونات عبر سطح العينة في نمط من النقاط.

أجزاء المجهر الإلكتروني

يكون المجهر الإلكتروني على شكل عمود مفرغ طويل يتم تركيبه عموديًا ويحتوي على المكونات التالية:

• مدفع الإلكترون: هو خيوط تنجستن ساخنة تولد الإلكترونات.
• العدسات الكهرومغناطيسية: تركز إحدى العدسات المكثفة شعاع الإلكترون على العينة ، وتشكل عدسة مكثفة ثانية الإلكترونات في حزمة رفيعة وضيقة.
  • يمر شعاع الإلكترون الذي يخرج من العينة إلى أسفل الملف المغناطيسي الثاني المسمى بالعدسة الموضوعية ، والذي يتمتع بقوة عالية ويشكل صورة التكبير المتوسطة.
  • المجموعة الثالثة من العدسات المغناطيسية تسمى عدسات بروجيكتور (بصرية) ، والتي تنتج الصورة المكبرة النهائية.
  • تعمل كل عدسة من هذه العدسات كمكبر تصوير ، مع الحفاظ على مستوى مذهل من التفاصيل والدقة.
• حامل العينة: حامل العينة عبارة عن غشاء رقيق جدًا من الكربون أو الكولوديون مدعوم بشبكة معدنية.
• نظام تسجيل وعرض الصور: حيث يتم عرض الصورة النهائية على شاشة فلورسنت ، وفي أسفل شاشة الفلورسنت توجد كاميرا لتسجيل الصورة.

التصوير المجهري الإلكتروني الملون

في الإعداد الأكثر شيوعًا ، تنتج المجاهر الإلكترونية صورًا ذات قيمة سطوع واحدة لكل بكسل ، وعادةً ما يتم عرض النتائج بتدرج الرمادي.

ومع ذلك ، غالبًا ما يتم تلوين هذه الصور من خلال استخدام برنامج اكتشاف الميزات أو ببساطة من خلال التحرير اليدوي باستخدام محرر الرسومات.

يمكن القيام بذلك أيضًا لتوضيح البنية أو للتأثيرات التجميلية ، وعادةً لا يضيف معلومات جديدة حول العينة.

عيوب المجهر الإلكتروني

تعد المجاهر الإلكترونية مكلفة في البناء والصيانة ، لكن تكاليف رأس المال والتشغيل لأنظمة المجاهر الضوئية متحد البؤر تتداخل الآن مع المجاهر الإلكترونية الأساسية.

يجب وضع المجاهر المصممة لتحقيق دقة عالية في مبانٍ مستقرة (أحيانًا تحت الأرض) ، مع وسائل راحة خاصة مثل أنظمة إلغاء المجال المغناطيسي.

يجب أن تُنظر العينات إلى حد كبير في الفراغ ، لأن الجزيئات التي يتكون منها الهواء ستشتت الإلكترونات.

تعتبر مجاهر المسح الإلكتروني ، التي تعمل في الوضع التقليدي للفراغ العالي ، عينات موصلة ضوئية.

لذلك ، تتطلب المواد غير الموصلة طلاء موصل (سبائك الذهب / البلاديوم ، الكربون ، الأوزميوم ، إلخ).

نختار لك:

تطبيقات المجهر

تخزين البيانات وأشباه الموصلات

• إعداد الدائرة.
• تحليل الفشل.
• فشل التحليل.

علم الأحياء وعلوم الحياة

• علم الأحياء البرية.
• المجهر الإلكتروني.
• المجهر الإلكتروني التشخيصي.
• أبحاث الأدوية (مثل المضادات الحيوية).
• أيضا التصوير المقطعي الإلكتروني.
• تحليل الجسيمات.
• كشف الجسيمات.
• توطين البروتين.
• علم الأحياء الإنشائي.
• تصوير الأنسجة.
• علم السموم.
• علم الفيروسات (على سبيل المثال ، مراقبة الحمل الفيروسي).

بحث المواد

• اختبار وتوصيف الأجهزة.
• تجارب مع مواد ديناميكية.
• الترسيب الناجم عن شعاع الإلكترون.
• الوصف على الموقع.
• المؤهل المادي.
• التحقيقات الطبية.
• علم النانو.
• النمذجة النانوية.

صناعة

• الكيماويات / البتروكيماويات.
• تصنيع كمرات الصك المباشر.
• علم الطعام.
• الطب الشرعي.
• كسور.
• التوصيف الدقيق.
• التعدين (تحليل إطلاق المعادن).
• مراقبة جودة الأدوية.

قد يثير اهتمامك: