Електронна мікроскопія використовує електронні мікроскопи, що мають більшу роздільну здатність порівняно з оптичними мікроскопами та можуть застосовуватися для отримання додаткової інформації про матеріал і структуру об’єкту.
Перший електронний мікроскоп був збудований в 1931 році німецькими інженерами Ернстом Рускою і Максом Кнолем. Ернст Руска отримав за це відкриття Нобелівську премію з фізики в 1986 році.
Електронний мікроскоп
В електронному мікроскопі для отримання зображення використовуються сфокусовані пучки електронів, якими бомбардується поверхня досліджуваного об’єкту.
Зображення можна спостерігати різними способами — в променях, які пройшли через об’єкт, у відбитих променях, реєструючи вторинні електрони або рентгенівське випромінювання. Фокусування пучка електронів відбувається за допомогою спеціальних електронних лінз.
Висока роздільна здатність електронних мікроскопів досягається за рахунок малої довжини хвилі електрона. Розширення електронномікроскопічних досліджень йде в напрямку конструювання певних різновидів електронного мікроскопа.
Електронні мікроскопи можуть збільшувати зображення у 2 млн. разів.
Скануючий електронний мікроскоп
Скануючий електронний мікроскоп дозволяє одержувати зображення поверхні зразка з великою роздільною здатністю (менше мікрометра). Досліджуваний зразок в умовах промислового вакууму сканується сфокусованим електронним пучком середніх енергій.
Залежно від механізму реєстрації сигналу розрізняють декілька режимів роботи скануючого електронного мікроскопа:
- режим відбитих електронів,
- режим вторинних електронів,
- режим катодолюмінісценції і т. д.
Розроблені методики дозволяють досліджувати не тільки властивості поверхні зразка, але також отримувати інформацію про властивості підповерхневих структур, які знаходяться на глибині декілька мікрон від сканованої поверхні.
Зображення, одержані за допомогою растрового електронного мікроскопа, виглядають тривимірними і є зручними для вивчення структури сканованої поверхні.
Тунельний мікроскоп
Тунельний мікроскоп – прилад, який дозволяє отримувати зображення поверхні твердого тіла практично на атомному рівні за рахунок тунелювання електронів.
Принцип дії тунельного мікроскопу оснований на пропусканні тунельного струму між тонким щупом і поверхнею. Щуп сканує поверхню в горизонтальній площині і переміщається у вертикальній площині таким чином, щоб підтримувати струм на постійному рівні. Вертикальні переміщення задаються прикладеною напругою, яка й фіксується для кожної точки поверхні, дозволяючи побудувати рельєф. Тунельний мікроскоп винайшли Герд Біннінг і Генріх Рорер, за що отримали Нобелівську премію з фізики за 1986 рік.
Комп’ютерна інтерференційна мікроскопія
Комп’ютерна інтерференційна мікроскопія дає можливість отримувати висококонтрастні зображення при спостереженні субклітинних структур.
Лазерна конфокальна мікроскопія
Лазерна конфокальна мікроскопія забезпечує чітке бачення в фокусі по всьому полі. У поєднанні з комп’ютерною технікою можна отримати просторову реконструкцію досліджуваного об’єкта.
Для вирішення спеціальних завдань застосовують позитронну емісійну томографію, рентгенівську мікроскопію (дає можливість спостерігати об’єкти не у вакуумі, а за звичайних умов).
