電子顕微鏡では物体を拡大するためにどのような原理が使われているのでしょうか?
電子顕微鏡は、電子光学の原理に基づいて、光線と光学レンズの代わりに電子ビームと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画像化する装置です。
電子顕微鏡の分解能は、電子顕微鏡が分解できる 2 つの隣接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 万倍以上、光学顕微鏡の最大倍率は約 2,700 倍であるため、整然と並んだ原子ドットの配列を持つ電子顕微鏡を通じて、特定の重金属の原子と結晶を直接観察できます。
電子顕微鏡の解像度は光学顕微鏡よりはるかに優れていますが、電子顕微鏡は真空状態で動作する必要があるため、生体を観察することが難しく、電子ビームの照射により生体サンプルが照射損傷を受けます。電子銃の明るさや電子レンズの品質向上など、その他の問題も引き続き研究する必要があります。
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あり、これらの部品は通常、上から下まで1列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、ポンプパイプラインを介して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鏡筒の最も重要な部分であり、鏡筒の軸に対して対称的な空間電場または磁場を形成し、電子の軌跡を鏡筒の軸に沿わせて集束させます。これはガラス凸レンズの役割であり、光線を集束させる役割はガラスの役割と似ているため、電子レンズと呼ばれます。現代の電子顕微鏡のほとんどは電磁レンズを使用しており、これは極片付きのコイルを通る非常に安定した直流励起電流によって生成される強力な磁場によって電子を集束させます。
