Электронная микроскопия

Схема строения трансмиссионного электронного микроскопа представлена на рис. 2. К атод (1): металлический электрод (обычно платиновый), который излучает мощный высокоскоростной электронный луч. Электроны — отрицательно заряженные частицы (e–).

Анод (2): положительно заряженный электрод с напряжением 50 кВ относительно катода. Служит для ускорения электронного луча.

Конденсор (3): электронная линза, фокусирующая электронный луч на образце (4).

Шлюзовая камера для установки образца (5): позволяет поместить образец (исследуемый материал) в микроскоп без потери вакуума внутри аппарата.

Объектив (6): электромагнитная линза, которая фокусирует первое изображение и увеличивает его (в зависимости от прилагаемого напряжения).

Флюоресцентный экран (7): покрыт составом, чувствительным к столкновению с электронами. Необходим для перевода электронного изображения в световое, так как преломленный электронный луч (изображение) не может наблюдаться непосредственно.

Фотографическая пластина (9): позволяет зафиксировать черно-белое изображение. При печати на фотобумагу изображение еще больше увеличивается.

Бетонное основание (10): жестко закреплено для уменьшения вибрации и нежелатель- ных отклонений электронного луча. Электронная микроскопия основана на рассмотрении объекта в проходящем пучке электронов. Длина волны электронов при напряжении в 100 000 Вт (100 кВт) составляет 0,04–0,05 Å1(0,004–0,005 нм) и разрешающая способность для биологических объектов в данном случае — 20 Å (2 нм, 0,002 мкм), т. е. в 100 раз выше, чем у светового микроскопа и достигается при увеличении в 250 000 раз, которое и является мак- симально полезным. Последние модели электронных микроскопов позволяют достигнуть разрешающей способности в 1 Å. Для исследования структуры клетки в электронном микроскопе требуются ульт ратонкие срезы толщиной 400–1200 Å (40–120 нм; в среднем — 0,1 мкм), так как электроны обладают низкой проникающей способностью.

Т аким образом, разрешающая способность электронного микроскопа в 106 раз выше разрешающей способности глаза и в 103 выше, чем разрешающая способность светового микроскопа. Различают трансмиссионную (просвечивающую), сканирующую и высоковольтную электронную микроскопию. Трансмиссионная микроскопия принципиально сходна со световой, но в колонне микроскопа создается вакуум, так как электроны, сталкиваясь с молекулами газов, отклоняются и могут не достигать объекта. Использование вакуума не позволяет исследовать живые объекты. Сканирующий микроскоп создает эффект трехмерности и способен охватывать большие поверхности. Материал фиксируют, специальным образом высушивают, покрывают тонким слоем испаренного металла (чаще всего золота), от которого электроны отражаются и попадают в приемное устройство, передающее сигнал на электронно-лучевую трубку. Используется в биологии для изучения поверхности лейкоцитов, про- стейших. Высоковольтныймикроскоп позволяет изучать более толстые (до нескольких микрометров) объекты. Это обусловлено усилением проникающей способности электронов в результате увеличения их скорости под воздействием высокого напряжения. Использование ускоренного пучка электронов и герметичных микрокамер позволяет изучать живые объекты (бактерии), хотя и в течение короткого времени. Объекты, изображенные на экране, можно фотографировать и получать электронограммы. Объемное изображение внутреннего строения клетки можно получить методом замораживания-травления с последующим скалыванием материала охлажденным ножом в специальной вакуумной установке. Поверхность скола последовательно покрывается тонким слоем испаренного углерода, а затем проводят напыление металлом. Таким образом получают пленкреплику, которую и изучают в электронном микроскопе (рис. 4).