Twórcy podstaw optyki elektronowej: De Broglie LV. 1924 hipoteza: każde ciało poruszające się ma przyporządkowaną falę a jej długość jest ilorazem stałej Plancka i pędu. Elektrony powinny więc mieć naturę falową. Busch H. 1926 pole magnetyczne i elektryczne może działać na naładowane cząstki jak soczewki szklane na światło. Dlaczego równanie de Broglie a jest takie ważne dla mikroskopii elektronowej? λ - długość fali m - masa spoczynkowa ev - prędkość e- h λ= mv h - stała Plancka (4.14x10-15 ev s)
Soczewki magnetyczne. Podstawowe prawa optyki świetlnej obowiązują w optyce elektronowej! Długość ogniskowej soczewki magnetycznej zależy od mocy soczewki i prędkości elektronów. A I N długość żelaznej obręczy Moc soczewki zależy od prądu przepływającego przez zwoje cewek oraz liczby zwojów cewki d f=k Vr NI 2 gdzie K jest stałą, Vr napięciem przyspieszającym, N liczbą zwojów cewki, a I natężeniem prądu płynącego przez cewki.
Oddziaływanie elektronów pierwotnych z cienkim preparatem. e- Augera emitowane dzięki nadmiarowi energii powstającej przy międzypowłokowych przejściach elektronowych Elektrony zaabsorbowane efekt całkowitej utraty energii elektronów pierwotnych Promieniowanie X charakterystyczne emisja w wyniku elektronowych przejść między powłokami Promieniowanie X ciągłe emisja energii traconej przez e- pierwotne w polu magnetycznym jądra atomowego Elektrony rozproszone efekt rozproszenia elektronów pierwotnych przez atomy materiału w wyniku oddziaływań nieelastycznych i elastycznych wiązka elektronowa promieniowanie X charakterystyczne Augera rozproszone promieniowanie X ciągłe zaabsorbowane nierozproszone
Oddziaływanie elektronów pierwotnych z cienkim preparatem. wiązka elektronowa Amplitudowy kontrast zmiana amplitudy fali elektronowej, pochłanianie i dyfrakcja elektronów. Wzmocnienie dzięki przesłonie obiektywowej. Fazowy kontrast zmiana fazy fali elektronowej po przejściu przez materiał. Wzmocnienie dzięki rozogniskowaniu soczewki obiektywowej. promieniowanie X charakterystyczne Augera rozproszone Przesłona obiektywowa promieniowanie X ciągłe zaabsorbowane nierozproszone
Konstrukcja mikroskopu elektronowego transmisyjnego - źródło elektronów. - kondensor z przesłonami, - stygmatory, - obiektyw, Źródło elektronów - projektor, - ekran fluorescencyjny, - układ próżniowy. Amplitudowy kontrast zmiana amplitudy fali elektronowej, pochłanianiu i dyfrakcji elektronów. Wzmocnienie dzięki przesłonie obiektywu. Fazowy kontrast zmiana fazy fali elektronowej po przejściu przez materiał. Wzmocnienie dzięki rozogniskowaniu soczewki obiektywowej. Kondensor Preparat Obiektyw Projektor Ekran fluorescencyjny
Konstrukcja mikroskopu elektronowego skaningowego - źródło elektronów. - kondensor z przesłonami, - cewki skanujące, Źródło elektronów - obiektyw, stygmatory, - układ próżniowy. Kondensor Cewki skanujące Kontrast topograficzny Obiektyw Detektor promieniowania X Detektor Detektor e- wtórnych elektronów Preparat Kontrast liczby atomowej Z
Mikroskopia elektronowa transmisyjna Obrazowanie komórek i struktur subkomórkowych: - anatomia ( przechodzące i absorbowane), - topografia ( wtórne) - STEM, - różnorodność pierwiastkowa i topografia ( wstecznie rozproszone); Analiza rozmieszczenia pierwiastków i pomiar ich stężenia: - mikroanaliza rentgenowska (promieniowanie X), - EELS (straty energii elektronów); Tomografia elektronowa - obrazowanie w trzech wymiarach: - organelle komórkowe, - białka i ich kompleksy.
Mikroskopia elektronowa skaningowa Obrazowanie komórek i tkanek: - topografia ( wtórne) - różnorodność pierwiastkowa i topografia ( wstecznie rozproszone); Analiza rozmieszczenia pierwiastków i pomiar ich stężenia: - mikroanaliza rentgenowska (promieniowanie X); Obrazowanie i pomiar składu pierwiastkowego w trzech wymiarach: - DualBeam (skrawanie jonowe); Krystalografia: - EBSD (Electron BackScattering Diffraction); Techniki mogą być wykorzystywane w wysokiej i niskiej próżni!
Obrazowanie komórek i tkanek Topografia (e- wtórne) - biologia, - geologia, - metalurgia. Rozkład pierwiastków (e- BS) - metalurgia, - geologia, - biologia.
Mikroskopia korelacyjna połączenie obrazowania w mikroskopie konfokalnym i mikroskopie elektronowym transmisyjnym. Deerinck 2008 Co już wiemy o kropkach kwantowych? - fluoryzują intensywnie i długotrwale, - są stabilne w układach biologicznych, - barwa fluorescencji zależy od ich wielkości, - budują je Cd, Se, Zn a więc pierwiastki ciężkie. Nisman et al. 2004