Elektronski mikroskop: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
mNema sažetka uređivanja |
Nadopunio Elektronski mikroskop |
||
Redak 1:
{{uklopi iz|Elektronska mikroskopija}}
[[
[[datoteka:Ernst Ruska Electron Microscope - Deutsches Museum - Munich-edit.jpg|mini|desno|250px|Elektronski mikroskop koji je konstruirao [[Ernst Ruska]] 1933.]]
'''Elektronski mikroskop''' izumljen u [[Njemačka|Njemačkoj]] [[1933]]. ([[Ernst Ruska]]), a širu je [[biologija|biološku]] namjenu stekao tijekom ranih pedesetih, s [[George Palade|Georgeom Paladeom]], [[Fritiof Sjøstrand|Fritiofom Sjøstrandom]], i [[Keith Porter|Keithom Porterom]] kao nekima od njegovih prvih najistaknutijih korisnika. Mjesto vidljive svjetlosti i optičkih leća, elektronski mikroskop koristi zraku [[elektron]]a, koju usmjerava fokusirajući [[elektromagnetsko polje]]. Iz razloga što je [[valna duljina]] elektrona znatno kraća od one [[foton]]a vidljive [[svjetlost]]i, granica [[razlučivost]]i elektronskog mikroskopa je puno manja od one [[svjetlosni mikroskop|svjetlosnog mikroskopa]]: oko 0,1 – 0,2 [[nanometar|nm]] elektronskog mikroskopa u usporedbi s oko 200 – 350 nm kod svjetlosnog mikroskopa.▼
[[datoteka:Malaria.jpg|mini|desno|250px|Uzročnik [[malarija|malarije]] ([[plasmodium]]) snimljen transmisijskim elektronskim mikroskopom.]]
Međutim, za biološke uzorke stvarna granica razlučivosti obično nije niža od 2 nm ili je viša, zbog problema s pripremom preparata i kontrastom. Elektronski mikroskop ima oko 100 puta veću moć razlučivanja od svjetlosnog mikroskopa. Za posljedicu je i iskoristivo povećanje također veće: do 100 000 puta elektronskog mikroskopa, u usporedbi s 1000 do 1500 puta kod svjetlosnog mikroskopa. Na taj je način, promatrajući ju elektronskim umjesto svjetlosnim mikroskopom, moguće zapaziti mnogo više detalja u građi [[stanica|stanice]].▼
[[datoteka:Ant SEM.jpg|mini|desno|250px|Snimka [[mrav]]a snimljena skenirajućim elektronskim mikroskopom.]]
Elektronske mikroskope nalazimo u dva osnovna oblika: '''transmisijski elektronski mikroskop''' (TEM) i '''skenirajući elektronski mikroskop''' (SEM). Transmisijski i skenirajući elektronski mikroskopi su slični po tome što oba primjenjuju zraku elektrona, no za stvaranje slike koriste posve različite mehanizme. Kao što samo ime govori, TEM sliku oblikuje pomoću elektrona koji se odašilju kroz [[preparat]]. SEM, pak, skenira površinu preparata te sliku oblikuje otkrivajući elektrone koji se odbijaju od vanjske površine preparata. Skenirajuća elektronska mikroskopija je napose neobična tehnika zbog dojma dubine koji se stječe promatranjem prikazanih bioloških struktura.▼
'''Elektronski mikroskop''' je [[uređaj]] kojim se, s pomoću uskog snopa [[elektron]]a, dobiva uvid u [[Mikrostruktura|mikrostrukturu]] promatranog uzorka, uz golemo [[razlučivost|povećanje]]. Najviše su u upotrebi transmisijski i skenirajući elektronski mikroskopi. Primjena elektronskoga mikroskopa vrlo je široka. Poznavanje strukture [[Krutine|čvrstih tvari]], o kojoj ovise njihova svojstva, može riješiti mnoge probleme [[kemija|kemije]], [[fizika|fizike]], [[metalurgija|metalurgije]], [[mineralogija|mineralogije]], [[geologija|geologije]] i [[biologija|biologije]]. Nizom elektronskomikroskopskih snimaka moguće je pratiti pojedine [[faza|faze]] različitih procesa, kao na primjer proces razvijanja u [[fotografija|fotografiji]] i proces [[Kataliza (kemija)|katalize]], istraživanjem strukture vlakana razjašnjavaju se makroskopska svojstva [[Tkivo|tkiva]], a mogućnost promatranja svijeta [[bakterija]] i [[virus]]a, makromolekula, [[stanica]] i mnogih pojedinosti strukture organizma proširuje područje istraživanja biologije i [[medicina|medicine]].<ref> '''elektronski mikroskop''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17657] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref>
Zbog niske prodorne snage elektrona, uzorci koji se pripremaju za elektronsko mikroskopiranje moraju biti iznimno tanki. Sprava koja se koristi za tu svrhu naziva se [[ultramikrotom]]. Opremljena je [[dijamant]]nim nožićem te može rezati presjeke debljine do 20 nm. Postojeći deblji pripravci se također mogu promatrati elektronskim mikroskopom, ali je u tom slučaju potreban znatno veći pogonski napon kako bi se primjereno povećala prodorna snaga elektrona. Takav visoko-naponski elektronski mikroskop koristi pogonski [[napon]] od nekoliko tisuća kilo[[volt]]a (kV), što je jedva usporedivo s rasponom od 50 – 100 kV koliko je potrebno većini konvencionalnih [[mjerni instrument|instrumenata]]. Presjeci do 1 [[mikrometar|μm]] debljine se mogu proučavati isključivo s takvim visoko-naponskim instrumentima. Tolika debljina nam omogućava detaljnije istraživanje [[organel]]a i drugih staničnih struktura.▼
▲
== Specifične tehnike u elektronskoj mikroskopiji ==▼
U elektronskoj je mikroskopiji razvijeno više specifičnih tehnika, od kojih je uistinu svaka tek drugačiji način pripremanja uzorka za transmisijsko elektronsko mikroskopiranje. Ovdje navodimo samo neke.▼
▲Međutim, za biološke uzorke stvarna granica razlučivosti obično nije niža od 2 nm ili je viša, zbog problema s pripremom preparata i
== Vrste ==
▲Elektronske mikroskope nalazimo u dva osnovna oblika:
▲Zbog niske prodorne snage elektrona, uzorci koji se pripremaju za elektronsko mikroskopiranje moraju biti iznimno tanki. Sprava koja se koristi za tu svrhu naziva se [[ultramikrotom]]. Opremljena je [[dijamant]]nim nožićem te može rezati presjeke debljine do 20 nm. Postojeći deblji pripravci se također mogu promatrati elektronskim mikroskopom, ali je u tom slučaju potreban znatno veći pogonski napon kako bi se primjereno povećala prodorna snaga elektrona. Takav
=== Transmisijski elektronski mikroskop ===
Transmisijski elektronski mikroskop rabi se za promatranje uzoraka koji su za elektrone propusni, pa zato debljina uzoraka rijetko može biti veća od 1 [[metar|μm]]. Po građi je sličan optičkomu [[mikroskop]]u, ali radi u uvjetima visokoga [[vakuum]]a. Kao izvor elektronskoga snopa služi elektronski top. Njega čini katoda, obično [[volfram]]ska nit, koja zagrijavanjem emitira elektrone ([[Termionički generator|termionska emisija)]], Wehneltov cilindar za fokusiranje elektronskoga snopa te [[anoda]] s velikom razlikom [[Električni potencijal|potencijala]] prema [[katoda|katodi]]. Zbog te se razlike elektroni snažno ubrzavaju i njihov se snop prvom elektronskom lećom, koja ima ulogu kondenzora, usmjerava na uzorak ([[elektronska optika]]). Prolaskom kroz uzorak elektroni se u susretu s [[atom]]ima raspršuju razmjerno debljini i gustoći područja na koje nailaze. Preostali, neraspršeni elektroni čine elektronsku sliku uzorka, koja se povećava sustavom elektronskih leća (leća objektiva, međuleća, projektorska leća). Konačna slika nastaje na [[Fluorescencija|fluorescentnom]] zaslonu, a njezini tamni dijelovi odgovaraju debljim i gušćim područjima uzorka. Kvaliteta slike ovisi o vrsti kontrasta, koji može biti ogibni ili fazni. U ogibnome kontrastu postoje slike svijetlog i tamnog polja, koje imaju inverzan kontrast, a povezane su s [[ogib]]nom slikom istog područja promatranoga na mikrografiji. Iz ogibne se slike prepoznaje [[simetrija]] promatranog uzorka, a smjerovi iz ogibne slike izravno se prenose u elektronsku sliku svijetloga polja, tamnog polja ili u sliku visokog razlučivanja koja se temelji na faznome kontrastu. Na temelju ogibne slike moguće je odrediti [[Kristalna rešetka|kristalnu strukturu]]. Međutim, kvantitativna informacija o mikrostrukturi materijala može se dobiti detaljnom korelacijom ogibne i elektronske slike. Ogibni kontrast oslikava detalje veće od 1,5 [[metar|nm]], a fazni kontrast daje razlučivanje na razini atoma. Kako elektronski snop putuje u vakuumu, posebni uređaji omogućuju izmjenu uzoraka bez prisutnosti zraka.
Transmisijski elektronski mikroskop svojim velikim korisnim povećanjem i sposobnošću razlučivanja znatno nadmašuje mogućnosti optičkoga mikroskopa, jer je [[valna duljina]] elektronskoga zračenja mnogo manja od valne duljine [[svjetlost]]i. Naime, maksimalna razlučivost mikroskopa (najmanja udaljenost dviju točaka na kojoj ih je moguće razlikovati) ograničena je valnom duljinom zračenja koje prolazi kroz uzorak, a odabirom zračenja manjih valnih duljina postiže se bolja [[razlučivost]]. Današnja se granica razlučivanja najsnažnijih transmisijskih elektronskih mikroskopa približava iznosu od 0,1 nm uz povećanje slike od 1,5 milijuna puta, a to je dovoljno za istraživanje [[molekula|molekularne]] strukture, pa i za raspoznavanje [[atom]]a u [[kristal]]ima.
=== Skenirajući elektronski mikroskop ===
Skenirajući ili rasterski elektronski mikroskop služi za proučavanje [[reljef]]a površine uzoraka, koji mogu biti i masivni, za elektrone nepropusni, a njime se može vrlo dobro oslikati trodimenzionalnost uzorka. Sustavom elektronskih kondenzorskih leća elektroni se fokusiraju ([[žarište]]) u vrlo uzak snop, koji se otklonskim elektronskim lećama usmjerava na površinu uzorka i tako ju, točku po točku, pretražuje u obliku [[Rasterska slika|rastera]]. Djelovanje snopa na površinu uzrokuje emisiju sekundarnih elektrona, koje je u emisijskom načinu rada moguće registrirati kao sliku na zaslonu [[Katodna cijev|katodne cijevi]]. S obzirom na način zapisivanja [[signal]]a koji nastaju interakcijom elektronskoga snopa i površine razlikuju se refleksijski, apsorpcijski, transmisijski, rendgenski i katodoluminiscentni način rada.
▲U elektronskoj je mikroskopiji razvijeno više specifičnih [[tehnika]], od kojih je uistinu svaka tek drugačiji način pripremanja uzorka za transmisijsko elektronsko mikroskopiranje. Ovdje navodimo samo neke.
Tehnikom '''negativnog bojenja''' se uzorci ne režu na ultratanke prereze već se mjesto toga jednostavno odlažu u gustu elektronsku boju, omogućavajući netaknutom preparatu da sliku tvori izdvajajući se od tamno obojene pozadine. Ova je tehnika očigledno primjenjiva isključivo na vrlo male predmete poput [[virus (biologija)|virus]]a ili izoliranih organela, ali omogućava da se izgled oblika i površine proučava na još uvijek netaknutim predmetima.
Line 20 ⟶ 36:
== Važnost ==
== Izvori ==
{{Izvori}}
[[Kategorija:Laboratorijska oprema]]
| |||