: “الميكروسكوب الإلكتروني، هو نوع خاص من المجاهر ذات الدقة العالية للصور يستخدم شعاعا من الإلكترونات المتسارعة كمصدر للإضاءة، وهو قادر على تكبير الأشياء بالنانومتر.
والتي يتم تشكيلها عن طريق الاستخدام المتحكم فيه للإلكترونات في الفراغ الملتقطة على شاشة فسفورية، تابعوا موقع مقال للتعرف على الميكروسكوب الإلكتروني.
الميكروسكوب الإلكتروني
الميكروسكوب الإلكتروني، والمعروف أيضا بالمجهر الإلكتروني، هو جهاز يستخدم لالتقاط صور عالية الدقة للعينات البيولوجية وغير البيولوجية.
يستخدم أيضا المجهر الإلكتروني في الأبحاث الطبية الحيوية لدراسة وفهم تركيب الأنسجة والخلايا والعضيات والمركبات الجزيئية بدقة عالية.
تعتمد جودة الصور الكهرومغناطيسية العالية على استخدام الإلكترونات (والتي لها طول موجي قصير جدا) كمصدر للإضاءة.
يستخدم المجهر الإلكتروني جنبا إلى جنب مع مجموعة متنوعة من التقنيات المساعدة، (مثل التجزئة الرقيقة، والتلوين الإيضاحي، والتلوين السلبي) للإجابة على أسئلة محددة.
توفر صور المجهر الإلكتروني معلومات أساسية حول التركيب الهيكلي، ووظيفة الخلية، وأمراض الخلايا.
نظرا لأن الطول الموجي للإلكترون يمكن أن يكون أقصر بمقدار 100,000 مرة من طول الفوتونات الضوئية المرئية.
فإن الكشف الإلكتروني له قوة حل أعلى من الكشف الضوئي، ويمكن أن يكشف عن تركيب الأجسام الصغيرة.
وقد حقق المجهر الإلكتروني النافذ للمسح دقة أفضل من 50 مترا في وضع تصوير المجال المظلم الحلقي، ويمكن تكبير الصورة بنسبة تصل إلى حوالي ×10,000,000.
بينما تكون معظم الأجهزة الضوئية محدودة بدقة تصل إلى 200 نانومتر وتكبيرات مفيدة أقل من ×2000
يتكون الميكروسكوب الإلكتروني من مجالات مغناطيسية، وهي تستخدم لتكوين نظم عدسية إلكترونية مشابهة للعدسات الزجاجية المستخدمة في الميكروسكوب الضوئي.
شاهد أيضًا: بحث عن الإلكترونات في الذرات وكيفية توزيعها جاهز للطباعة
نبذة تاريخية عن الميكروسكوب الإلكتروني
في عام 1926، قام هانز بوش بتطوير العدسة الكهرومغناطيسية وفقا لدينيس جابور، وحاول الفيزيائي ليو زيلارد في عام 1928 إقناعه ببناء مجهر إلكتروني، حيث سجل براءة اختراع له.
تم تطوير أول نموذج لمجهر إلكتروني قادر على التكبير بمعدل أربعمائة في عام 1931م من قبل الفيزيائي إرنست روسكا.
وكان المهندس الكهربائي ماكس نول هو الشخص الذي قدم أول عرض عملي لمبادئ المجهر الإلكتروني.
وفي شهر مايو من نفس العام، حصل رينهولد رودنبرغ، المدير العلمي لشركة Siemens-Schuckertwerke، على براءة اختراع لجهاز مجهر إلكتروني.
في عام 1932، قام إرنست لوبك من شركة سيمنز وهالسكه ببناء والحصول على صور لنموذج أولي للمجهر الإلكتروني، وفقا للمفاهيم المبينة في براءة اختراع رودنبرغ.
أيضا في عام 1937، كان مانفريد فون أردين رائدا في استخدام المجهر الإلكتروني الماسح، وأنتجت شركة سيمنز أول مجهر إلكتروني تجاري في عام 1938.
تم بناء أول مجهر إلكتروني في أمريكا الشمالية عام 1938م، في جامعة تورنتو، بواسطة إيلي فرانكلين بيرتون والطلاب سيسيل هول، وجيمس هيلير، وألبرت بريبوس.
أنواع المايكروسكوب الإلكتروني
هناك نوعان رئيسيان من المجهر الإلكتروني، وهم:
- المجهر الإلكتروني النافذ – (مجهر الكتروني للنقل (TEM.
- أيضا مجهر المسح الإلكتروني – SEM (مجهر المسح الإلكتروني بالمسح الضوئي).
ويتم استخدام جهاز المجهر الإلكتروني المنفذ لعرض عينات رقيقة مثل أقسام الأنسجة والجزيئات وما إلى ذلك، حيث يمكن للإلكترونات المرور من خلالها لتكوين صورة متداولة.
ويعتبر المجهر الإلكتروني الماسح مشابها في العديد من الجوانب للمجهر الضوئي التقليدي (المركب).
يستخدم TEM، بين أمور أخرى، لتصوير الأجزاء الداخلية للخلايا (في أقسام رقيقة) وهيكل جزيئات البروتين (متناقض للتظليل المعدني).
بالإضافة إلى تنظيم الجزيئات في الفيروسات والألياف الهيكلية للخلايا (التي تم تحضيرها باستخدام تقنية التلوين السلبي)، وترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا (باستخدام تقنية التصوير بالتجميد).
في حين يستند الفحص المجهري الإلكتروني التقليدي على إنبعاث الإلكترونات الثانوية من سطح العينة.
نظرا لتركيزه العالي، فإن المجهر الإلكتروني الماسح يعتبر ما يعادل المجهر الإلكتروني للمجهر الضوئي ثلاثي الأبعاد.
حيث يقدم صورا مفصلة لأسطح الخلايا والكائنات الحية الكاملة غير الممكنة بواسطة TEM.
يمكن أيضا استخدام SEM لقياس الجسيمات وتحديد الحجم والتحكم في العملية.
يطلق عليه اسم المجهر الإلكتروني الماسح، نظرا لأن الصورة تتكون عن طريق مسح شعاع إلكتروني على سطح العينة بنمط نقطي.
أجزاء الميكروسكوب الإلكتروني
يكون الميكروسكوب الإلكتروني على شكل أعمدة فراغ طويلة تركب عموديا، ويحتوي على المكونات التالية:
- بندقية إلكترونية: هي خيوط تنجستن ساخنة تنتج إلكترونات.
- العدسات الكهرومغناطيسية: تركيز العدسة المكثفة على شعاع الإلكترون على العينة، وتكوين العدسة المكثفة الثانية الإلكترونات في حزمة ضيقة رقيقة.
- يتم مرور شعاع الإلكترون الخارج من العينة عبر العدسة الموضوعية، التي تكون مصنوعة من ملفات مغناطيسية وتتمتع بقوة عالية، وتكبر الصورة بشكل متوسط.
- تسمى المجموعة الثالثة من العدسات المغناطيسية عدسات البروجيكتور البصرية، وتقدم الصورة المكبرة النهائية.
- تعمل كل من هذه العدسات كمكبر للصورة، وتحافظ على مستوى مذهل من التفاصيل والدقة.
- حامل العينة: يعد حامل العينة غشاءا رقيقا جدا مصنوعا من الكربون أو الكولوديون، ويتم تثبيته بشبكة معدنية.
- نظام عرض وتسجيل الصور: يتم عرض الصورة النهائية على شاشة فلورسنت، وتوجد كاميرا تسجل الصورة أسفل الشاشة الفلورية.
اللون الخاص بصور الميكروسكوب الإلكتروني
في الأشكال الشائعة للمجاهر الإلكترونية، تنتج صورا ذات قيمة سطوع واحدة لكل بكسل، وتعرض النتائج عادة بتدرجات الرمادي.
وعلى الرغم من ذلك، غالبا ما يتم تلوين هذه الصور باستخدام برنامج اكتشاف الميزات، أو ببساطة عن طريق التحرير اليدوي باستخدام برنامج تحرير الرسومات.
يمكن تنفيذ ذلك لتوضيح الهيكل أو لتأثير جمالي، وعموما لا يضيف معلومات جديدة حول العينة.
سلبيات الميكروسكوب الإلكتروني
تكلفة بناء وصيانة المجاهر الإلكترونية مرتفعة، ولكن النفقات الرأسمالية والتشغيلية لأنظمة المجاهر الضوئية متحدة البؤرة تتداخل الآن مع المجاهر الإلكترونية الأساسية.
يجب وضع المغاهير المصممة لتحقيق دقة عالية في مبان مستقرة (أحيانا تحت الأرض)، وتوفير خدمات خاصة مثل أنظمة إلغاء المجال المغناطيسي.
يجب أن نأخذ في الاعتبار العينات في الفراغ بشكل كبير، حيث ستنتشر الجزيئات التي تتكون منها الهواء الإلكترونات.
الماسحة الإلكترونية المجاهر التي تعمل في وضع الفراغ العالي التقليدي، عادة ما تكون عينات موصلة للصور.
لذلك، يتطلب استخدام المواد غير الموصلة طلاءا موصلا (مثل سبائك الذهب / البلاديوم، الكربون، الأوزميوم، وغيرها).
اخترنا لك: مقدمة عن الضوء الهندسي
تطبيقات الميكروسكوب
تخزين البيانات وأشباه الموصلات
- تعديل الدائرة.
- تحليل الخلل.
- تحليل الفشل.
علم الأحياء وعلوم الحياة
- علم الأحياء البرية.
- المجهر الإلكتروني بالتبريد.
- الفحص المجهري الإلكتروني التشخيصي.
- أبحاث الأدوية (مثل المضادات الحيوية).
- كذلك التصوير المقطعي بالإلكترون.
- أيضًا تحليل الجسيمات.
- كشف الجسيمات.
- توطين البروتين.
- علم الأحياء البنيوي.
- تصوير الأنسجة.
- علم السموم.
- علم الفيروسات (مثل مراقبة الحمل الفيروسي).
بحوث المواد
- اختبار الجهاز والتوصيف.
- تجارب المواد الديناميكية.
- الترسيب الناجم عن شعاع الإلكترون.
- التوصيف في الموقع.
- تأهيل المواد.
- البحوث الطبية.
- نانومترولوجيا.
- النمذجة النانوية.
الصناعة
- الكيماويات / البتروكيماويات.
- كما تصنيع شعاع الكتابة المباشر.
- علم الغذاء.
- الطب الشرعي.
- الفركتوجرافي.
- التوصيف الدقيق.
- التعدين (تحليل تحرير المعادن).
- مراقبة الجودة الصيدلانية.
قد يهمك: أهمية الميكروسكوب الضوئي والجراحي
في نهاية الميكروسكوب الإلكتروني، يتم استخدام الفحص المجهري الإلكتروني لفحص الهيكل الداخلي للعديد من العينات الحيوية والغير حيوية مثل: الكائنات الدقيقة، والخلايا والجزيئات الكبيرة، وكذلك عينات الخزعة والمعادن والبلورات.
