電子顕微鏡はどのような原理で物体を拡大するのでしょうか?
電子顕微鏡の分解能は、隣り合う2点間の最小距離で表されます。1970年代、透過型電子顕微鏡の分解能は約3.3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2,700倍です。そのため、特定の重金属の原子や結晶内の整然と並んだ原子格子を電子顕微鏡で直接観察することができます。
分解能は電子顕微鏡の重要な指標であり、試料を通過する電子ビームの入射コーン角と波長に関係しています。可視光の波長は約 300 ～ 700 ナノメートルで、電子ビームの波長は加速電圧に関係しています。加速電圧が 50 ～ 100 キロボルトの場合、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小さいため、電子ビームのコーン角が光学顕微鏡のコーン角の 1% に過ぎない場合でも、電子顕微鏡の分解能は光学顕微鏡よりもはるかに優れています。
電子顕微鏡は、鏡筒、真空システム、電源キャビネットの3つの部分で構成されています。鏡筒には、主に電子銃、電子レンズ、サンプルホルダー、蛍光スクリーン、カメラ機構などの部品が含まれています。これらの部品は通常、上から下に向かってシリンダーに組み立てられています。真空システムは、機械式真空ポンプ、拡散ポンプ、真空バルブなどで構成され、ポンプを通してガスパイプラインが鏡筒に接続されています。電源キャビネットは、高電圧発生器、励起電流安定器、およびさまざまな調整制御ユニットで構成されています。
電子レンズは、電子顕微鏡のバレルの最も重要なコンポーネントです。バレルの軸に対して対称的な空間電場または磁場を使用して、電子の軌道を軸に向かって曲げ、焦点を形成します。その機能は、ビームを焦点に合わせるガラスの凸レンズの機能に似ているため、電子レンズと呼ばれます。現代のほとんどの電子顕微鏡は、電磁レンズを使用しています。非常に安定したDC励起電流がポールシュー付きのコイルを通過することによって生成される強力な磁場が、電子を焦点に合わせます。
