電子顕微鏡 光学顕微鏡 結像原理の類似点と相違点
電子顕微鏡は、電子光学の原理に基づいて、光線や光学レンズの代わりに電子線や電子レンズを使用し、物質の微細構造を非常に高い倍率で観察する装置です。
電子顕微鏡の分解能は、電子顕微鏡が分解できる隣接する 2 点間の最小距離で表されます。 1970 年代の透過型電子顕微鏡の分解能は約 0.3 ナノメートルでした (人間の目の分解能は約 0.1 ミリメートル)。 現在、電子顕微鏡の最大倍率は300万倍を超え、光学顕微鏡の最大倍率は約2000倍となっており、一部の重金属の原子や結晶内に整然と並んだ原子格子を電子顕微鏡で直接観察できるようになりました。 。
1931年、ドイツのクノール・ブレムゼとルスカは、冷陰極放電電子源と3つの電子レンズを備えた高圧オシロスコープを改造し、10倍以上に拡大された画像を取得し、電子顕微鏡による拡大画像の可能性を確認した。 ルスカの改良により、1932年には電子顕微鏡の分解能が50ナノメートルに達し、当時の光学顕微鏡の約10倍となり、電子顕微鏡が注目されるようになりました。
1940 年代、米国のヒルは電子レンズの回転非対称性を補正するために非点収差補正器を使用しました。これにより、電子顕微鏡の分解能は新たな進歩を遂げ、徐々に現代のレベルに達しました。 中国では1958年に分解能3ナノメートルの透過型電子顕微鏡の開発に成功し、1979年には分解能0.3ナノメートルの大型電子顕微鏡が製造された。
電子顕微鏡は光学顕微鏡に比べて分解能がはるかに優れていますが、電子顕微鏡は真空中で動作する必要があり、また電子線の照射により生体試料が変形してしまうため、生体の観察が困難です。放射線でダメージを受けます。 電子銃の明るさの向上や電子レンズの品質など、その他の課題についてもさらに検討する必要がある。
分解能は電子顕微鏡の重要な指標であり、サンプルを通過する電子ビームの入射円錐角と波長に関係します。 可視光の波長は約{{0}}ナノメートルですが、電子線の波長は加速電圧に関係します。 加速電圧が 50-100 kV の場合、電子ビームの波長は約 0.0053-0.0037 ナノメートルです。 電子ビームの波長は可視光の波長よりもはるかに短いため、たとえ電子ビームのコーン角が光学顕微鏡のそれのわずか1パーセントであっても、電子顕微鏡の分解能は依然として電子顕微鏡の分解能よりはるかに優れています。光学顕微鏡の様子。
