|
ساحل انتظار عاشقانه
| |||||||||||||||||||
|
تاریخچه میکروسکوپی اولین میکروسکوپها در قرن هفدهم ساخته شدند. احتمالاً مؤثرترین آنها توسط Leeuwenhoek ساخته شد که به صورت شیشههای کوچک نصب شده در یک صفحه فلزی بود که نزدیک چشم نگه داشته شده و در شرایط روشنایی مناسب، قادر به نشان دادن جزئیاتی در حد mm 1 بودند. انواع دیگر میکروسکوپهای اولیه تصویر واضحی فراهم نمیکردند تا قرن نوزدهم که میکروسکوپهای ترکیبی، به برتری تکنیکی نسبت به میکروسکوپهای تکلنزی دست یافتند. استفاده از میکروسکوپهای ترکیبی سادهتر بود و به واسطه پیشرفت در تکنولوژی طراحی، قدرت تفکیک بهبود یافته و نقایص عدسیها کاهش یافت. در سال 1876 تئوری تشکیل تصویر Abbé نشان داد که طول موج نور، محدودیتی در حدود mm 2/0 بر قدرت تفکیک اعمال مینماید. در این مرحله، دستگاه تقریباً در حد کمال خود بود واز 1900 به بعد بیشتر پیشرفتها، عمدتاً در تکنیکهای استفاده، روشهای روشنایی و راههای بهبود کنتراست بوده است. در سال 1900 امکان دیگری نیز به وجود آمد به طوریکه الکترونها میتوانستند در مسیرهای غیرمستقیم هدایت شده و بنابراین در تشکیل تصاویر بزرگنمایی شده، مورد استفاده قرا رگیرند. تئوری موجی الکترونها بعدها به همراه تئوری Abbé برای محاسبه محدودیت قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی به کار رفت که به دلیل طول موج بسیار کوتاهتر الکترونها، بسیار بهتر از قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری است. تا سال 1950 توسعه میکروسکوپی الکترونی بر بهبود تکنیکی دستگاه متمرکز شده بود ولی بعد از آن پیشرفتها بیشتر به سمت توسعه روشهای استفاده بر مبنای درک واکنش بین الکترونها و نمونه و همچنین روشهای تشکیل تصویر ادامه یافت. بروگلی (Louis de Broglie) در سال 1925 برای اولین بار تئوری خصوصیات موجی الکترونها که طول موجی به مراتب کمتر از طول موج مرئی دارند را ارائه نمود. سپس در سال 1927 دیویسون (Davisson) و گرمر (Germer) و همچنین تامپسون (Thompson) و رید (Reid) به طور مستقل آزمایشات کلاسیک تفرق الکترونی را انجام دادند که نشان دهنده طبیعت موجی الکترونها بود. اندکی بعد، ایده میکروسکوپ الکترونی ارائه گردید و این عبارت برای اولین بار در مقاله نول (Knoll) و راسکا (Ruska) در سال 1932 مطرح شد. این محققین توانستند در این مقاله، آنها ایده عدسیهای الکترونی را به عمل درآورند و تصاویر الکتورنی به دست آمده از چنین دستگاهی را ارائه نمودند. این یک مرحله بسیار مهم و تعیین کننده بود که بالاخره منجر به اختصاص جایزه نوبل به راسکا در سال 1986 گردید (http://www.nobel.se/physics/laureates/1986/). یک سال پس از انتشار این مقاله، قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی از میکروسکوپهای نوری پیشی گرفت. راسکا اعتراف کرد که چیزی درباره ایدههای بروگلی در مورد امواج الکترونی نشنیده و تصور بر آن داشته که محدودیت طول موج در مورد الکترونها اعمال نمیگردد. تئوری موجی الکترون بعدها به همراه تئوری Abbé برای محاسبه محدودیت قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی به کار گرفته شد که به دلیل طول موج بسیار کوتاهتر الکترونها، بسیار بهتر از قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری است. چهار سال بعد میکروسکوپهای الکترونی عبوری (TEM) توسط شرکتهای تجاری ارائه شدند. اولین میکروسکوپهای الکترونی عبوری تجاری توسط EM1. Metropolitan-Vickers در سال 1936 در انگلستان ساخته شد ولی ظاهراً چندان خوب کار نمیکرد. اما تولید این نوع میکروسکوپها در سال 1939 توسط زیمنس (Siemens) و هالسک (Halske) در آلمان شروع شد. پس از جنگ جهانی دوم میکروسکوپهای TEM توسط منابع دیگر (Hitachi, JEOL, Philips, RCA, Interalia) به تعداد زیاد ساخته شد. مهمترین تحول برای دانشمندان مواد در اواخر دهه چهل اتفاق افتاد، به این ترتیب که در سال 1949 هایدنریش (Heidenreich) برای اولین بار فویلهایی (foils) فلزی را تا حد شفافیت برای الکترونها (electron transparency) نازک کرد. این کار توسط بولمن (Bollman) در سوئیس و هیرش (Hirsch) و همکارانش در کمبریج انگلیس دنبال شد. از آنجا که قسمت عمدهای از بررسیهای اولیه توسط TEM بر روی نمونههای فلزی انجام شد، کلمه "فویل" به صورت معادل "نمونه" درآمد. تا سال 1950 توسعه میکروسکوپی الکتورنی بر بهبود تکنیکی دستگاه متمرکز شده بود ولی بعد از آن، پیشرفتها بیشتر مربوط به توسعه روشهای استفاده بر مبنای درک واکنش بین الکترونها و نمونه و روشهای تشکیل تصویر بوده است. تا سال 1960 ترکیب میکروسکوپهای نوری و الکترونی تمام محدوده بزرگنمایی مورد نیاز برای مطالعه دنیای سوپر اتمی را پوشش داد ولی هنوز محدودیتهای زیادی در استفاده از آنها وجود از جمله محدودیت عمق میدان میکروسکوپ نوری داشت و این واقعیت که میکروسکوپ الکترونی معمولی که استفاده چندانی در حالت انعکاسی نداشت و تقریباً به طور کامل به بررسی نمونههای بسیار نازک که به روشهای خاص تهیه میشدند، منحصر میشد. تواناییهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) این فاصله را پر کرد و امکانات جدیدی را نیز فراهم نمود. نکته جالب توجه در جدول 1-1 تشابه توالی مراحل توسعه هر نوع میکروسکوپ است با این تفاوت که در مورد میکروسکوپی الکترونی روبشی طی این مراحل از چند دهه به چند سال، کوتاهتر شده است. گروه کمبریج تئوری "کنتراست پراش الکترونی" را توسعه داد که امروزه شناسایی (اغلب به صورت کمّی) همه عیوب کریستالی شناخته شده خطی و صفحهای در تصاویر TEM به کمک آن، صورت میگیرد. این کار تئوری به صورت یک متن اساسی خلاصه شد (Hirsch et al (1997)) که غالباً به عنوان انجیل TEM به آن اشاره میشود. توماس (Thomas) امریکایی یکی از دانشمندان رشته مواد است که پیشرو استفاده از TEM میباشد که نتایج کار خود را در کتاب خود (Thomas (1962)) در سال 1962 ارائه نمود. بعدها متون تخصصی دیگری نیز در مهندسی مواد نظیر Edington (1976) و Thomas and Goringe (1976) منتشر شد. امروزه میکروسکوپهای الکترونی عبوری، TEM، به عنوان مؤثرترین و انعطافپذیرترین ابزار برای بررسی خصوصیات مواد مطرح هستند. کتابهای مختلفی Marton (1968)) و (Hawkes (1985) به تاریخچه و سیر تحول TEM پرداختهاند. کتاب Fujita (1986) نیز به مشارکت ژاپن در توسعه این دستگاه پرداخته است. این حوزه از علم امروز به مرحلهای رسیده است که پیشگامان آن خاطرات خود را به رشته تحریر درآوردهاند و یا در بزرگداشت این متخصصین کتابی منتشر شده است، برای مثال Cosslatt (1979) و Ruska (1980) و Hashimoto (1986). در این متون، مشارکت این پیشگامان طی دهههای متوالی و همچنین مجموعهای از کارهای انجام شده در این زمینه، ارائه شدهاند. میکروسکوپ هامیکروسکوپ ها در آزمایش گاه های پزشکی برای بزرگ نمایی تصویر نمونه های منعکس کننده نور یا منتشر کننده نور به کار می رود دو نوع اصلی میکروسکوپ وجود دارد. 1-میکروسکوپ نوری 2-میکروسکوپ الکترونی میکروسکوپ نوری از عدسیهای شیشه ای برای بزرگ نمایی استفاده می کند در حالی که میکروسکوپ الکترونی و لوله های اشعه کاتدی استفاده می کند . در کار های عادی آزمایش گاهی میکروسکوپ نوری کافی است . این دستگاه قدرت بزرگ نمایی در حدود 1000 برابر را داشته ( بزرگ نمایی میکروسکوپ = بزرگنمایی عدسیهای شیئی بزرگنمایی چشمی ) و شامل یک منبع نوری / یک لامپ خالی با یک آینه منعکس کننده است که نور مصنوعی یا نور خورشید را به جسم می تاباند یا از آن عبور می کند. میکروسکوپ نوری یکی از مهمترین وسایل آزمایشگاه در مراکز درمانی اولیه است. این داستگاه نیاز به مراقبت روزانه دارد تا نتایج آزمایشگاه از صحت لازم و کافی برخوردار باشد. میکروسکوپ مشتمل بر قسمت های زیر است 1-تکیه گاه شامل لوله/نگهدارنده لوله / پایه و صفحه جسم (صحنه) 2-سیستم روشنایی :شامل منبع نوری (اینه یا لامپ ) متمرکز کننده ودیافراگم ایریز 3- سیستم نوری شامل عدسیهای شیئی و قطعه چشمی نصب میکروسکوپ میکروسکوپ باید در یک محیط تمیزو دور از مواد شیمیایی نصب شود، محل کار باید به خوبی از هوا تخلیه شود یا دائماً تهویه مطبوع گردد. قطع ووصل تهویه مطبوع سبب تجمع رطوبت روی دستگاه می شود) رطوبت و حرارت زیاد اغلب موجب رشد قارچ ها می شود که سطوح نوری را تخریب می کند وسایل نوری نباید برای زمان های طولانی در جعبه های دربسته باشد زیرا این شرایط نیز سبب تولید قارچ های مخرب می گردد. تمیزکاری قسمت های نوری سطح نوری ( متمرکز کننده عدسی های چشمی و شیی ) باید با برس موی نرم شتر یا دمنده هوا عاری از گرد و خاک گردد. اگر گرد و خاک داخل قسمت چشمی باشد قسمت بالایی چشمی را باز وداخل آن را به روش فوق پاک کنید. آثار چربی روی عدسی ها باید با کاغذ مخصوص لنز ویا کاغذ خشک کن یا الیاف پنبه ای پزشکی تمیز شود قسمت های نوری باید در نهایت با یک محلول مخصوص مرکب از 40 درصد اتر نفتی و 40 درصد الکل اتیلیک و 20 درصد اتر تمیز شود الکل 96 درصد نباید برای تمیز کردن لنزها استفاده شود ، زیرا چسب ها را در خود حل می کند، ولی برای تمیز کردن آینه ها می توان از آن استفاده کرد. تمیزکاری میکروسکوپ ها کثیفی های زیاد ار می توان با محلول رقیق آب وصابون تمیز کرد گریس و ورغن با ار نفت پاک می شود. پس از آن دستگاه با محلول نصف به نصف آب مقطر والکل 96 درصد تمیز می شود. پس از آن دستگاه با محلول نصف به نصف آب مقطر والکل 96 درصد تمیز می شود. این محلول برای تمیز کردن قسمت های نوری مناسب نمی باشد. قطعات مکانیکی (پیچ های تنظیم درشت وریز و پیچ تمرکز (فوکوس) و صفحه مکانیکی باید به طور مرتب تمیزکاری و روغن کاری شود این کار با یک قطه روغن برای سهولت حرکت آن ها انجام می شود. دستورهای احتیاطی اضافی برای شرایط آب وهوایی گرم وخشک در این آب وهوا مساله اصلی گرد وخاک است ذره های ریز به هر حال داخل دنده های پیچ ها و زیر لنزها جمع می شود برای جلوگیری از این کار از روش های زیر استفاده شود. همیشه در حالت عدم استفاده از میکروسکوپ روپوش پلاستیکی و تمام بسته که اجازه عبو هوا را نمی دهد روی آن بکشد. در پایان کار روزانه، میکروسکوپ را با استفاده از یک حباب پلاستیکی (پوار هوا) و دمیدن هوا تمیز کنید. آخرین تمیزکاری لنزها با یک برس یاقلم موی نقشای نرم انجام می شود. اگر ذرات گرد وخاک روی طوح عدسی های شیتی مانده باشد. با کاغذ مخصوص لنز تمیز شود. اگرفصل باران بیش از یک ماه طول می کشد، دستورهای مربوط به آب وهوای گرم ومربوط نیز رعایت شود. آب وهوای گرم و مرطوب در این آب وهوا رشد قارچ ها مخصوصاً روی سطوح لنزها، شکاف های پیچ ها وزیر سطوح رنگ شده افزایش می یابد که دستگاه را بلا استفاده خواهد کرد. برای جلوگیری از این اتفاقات دستورهای زیر باید رعایت شود. همیشه میکروسکوپ را زیر روپوش تمام بسته آن قرار دهید (در حالت غیرکاری) در داخل روپوش و زیر ان نیز از کات کبود آبی برای جذب رطوبت باقیمانده استفاده کنید. در حالت از دست رفتن خاصیت جذب رطوبت ، این ماده قرمز می شود وباید برای برگرداندن خاصیت، مجدداً داخل یک فر قرار گرفته یا روی آتش گرفته شود، برای خلاصی از گرد وخاک، هر روز باید میکروسکوپ تمیز شود. استفاده و نگهداری از میکروسکوپ -هیچ وقت لنزها را در گزیلین (زیلین) والکل اتلیک فرو نبرید، زیرا دو قسمت چسبیده لنز از هم جدا خواهد شد. - هیچ وقت از کاغذ معمولی برای تمیز کردن لنزها استفاده نکنید. - هیچ وقت لنزها را با دست لمس نکنید. - هیچ وقت نگهدارنده یا صفحه میکروسکوپ را با زیلین یا استون پاک کنید. - هیچ وقت داخل لنزهای چشمی وشیی را با پارچه یا کاغذ پاک نکنید ( این کار لایه ضد انعکاس مخصوص را از بین می برد) فقط از یک قلم موی نقاشی نرم استفاده شود. - هیچ وقت قسمت چشمی را از روی میکروسکوپ فشار ندهید زیرا سبب شکستگی هر دو خواهد شد در موقع فوکوس توجه و دقت کافی مبذول گردد. همیشه صفحه مکانیکی را تمیز نگه دارید قسمت های نوری را هیچ وقت جدا نکنید.
من سیر تحولی و رشدمیکروسکوپهای اولیه که میکروسکوپ ساده نام داشت، شامل فقط یک عدسی بودند اما میکروسکوپ الکترونی ، که میکروسکوپ مرکب است از ترکیب حداقل دو عدسی بوجود آمده است. در طول قرن هیجدهم میکروسکوپ در زمره وسایل تفریحی به شمار میآمد. با پژوهشهای بیشتر پیشرفتهای قابل توجهی در شیوه ساختن عدسی شئی حاصل شد. بطوری که عدسیهای دیگر یصورت ذره بینهای معمولی نبودند بلکه خطاهای موجود در آنها که به کنجهایی معروف هستند، دفع شدهاند و آنها میتوانستند جرئیات یک شی را دقیقا نشان دهند. پس از آن در طی پنجاه سال ، پژوهشگران بسیاری تلاش کردند تا بر کیفیت و مرغوبیت این وسیله بیافزایند. بالاخره ارنست آبه توانست مبنای علمی میزان بزرگنمایی میکروسکوپ را تعریف کند.
مکانیزممیکروسکوپ مرکب از یک لوله تشکیل شده که در دو انتهای آن دو عدسی شئی نزدیک به شی مورد مطالعه و عدسی چشمی قرار دارد. تصویری که توسط عدسی شئی بوجود میآید، بوسیله عدسی چشمی بزرگتر میشود. به این جهت بزرگنمایی آن بیش از قدرت یک عدسی است. در میکروسکوپهای پیشرفته ، دستگاه نوری پیچیده تر است. بدین ترتیب که در آنها علاوه بر لامپ ، یک کندانسور (مجموعه عدسیهای متمرکز کننده نور) و یک دیافراگم که شدت نور را کنترل میکند، قرار داده شده است. لامپی که در این نوع میکروسکوپها مورد استفاده قرار میگیرد، با ولتاژ کم کار میکند. لامپهای فراوانی برای این منظور وجود دارند که هرکدام نوری با شدت و طول موج مورد نظر تامین میکنند. بنابراین برای تفکیک دو نقطه نزدیکتر از 2500 آنگستروم باید از میکروسکوپ الکترونی استفاده کرد.
|
|||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
دو عدسی اول در حالت خشک و دو عدسی بعدی در حالت ایمرسیون روغنی مورد استفاده قرار میگیرند. وظیفه عدسی شئی تهیه تصویر بزرگ شده از شیئی مورد نظر است عدسیهای شیئی وقتی به صورت خشک بکار میروند، دارای N.A زیاد نمیباشند و لذا مدت تفکیک آنها است. استفاده از روش ایمرسیون روغنی میتواند موجب افزایش N.A و افزایش روزلوشن شود. عدسیهای شیئی معمولا بصورت عدسیهای مرکب میباشند. کیفیت در عدسیهای شیئی وابسته به شدت روشنایی تصویر میتوان تفکیک میباشد.
عدسیهای چشمی
وظایفی که چشمی بر عهده دارند عبارتند از: بزرگ سازی تصویر معکوس حاصله از عدسی شیئی ، تشکیل تصویر مجازی از تصویر حاصله بوسیله عدسی شیئی ، اندازه گیری و سنجش اجزا واقع در تصویر. چشمیها دارای انواع مختلفی میباشند که دو نوع معروف و معمول آنها عبارتند از چشمی هویگنس (Huygenian) و چشمی رامزدن (Ramsden). چشمی هویگنس متشکل از دو عدسی سطح محدب میباشد که یک طرف هر کدام مسطح و یکطرف محدب میباشد.
در نوع هویگنس سطح محدب هر دو عدسی بطرف پایین میباشد و بین این دو عدسی دیافراگم قرار گرفته ، دیافراگم در محل کانون عدسی بالای عدسی چشمی واقع است. عدسی پایین پرتوهای رسیده از عدسی شی را جمع آوری نموده و در محل دیافراگم یا در نزدیکی آن متمرکز مینماید. عدسی چشمی این تصویر را بزرگ نموده و البته بصورت یک تصویر مجازی بزرگ شده به چشم فرد مشاهدهگر منتقل میکند.
کار دیافراگم کاهش خیره کنندهگی نور رسیده به چشم بیننده است.چشمیهای هویگنس به چشمیهای منفی معروفند و دارای بزرگنمایی 10 و 5 میباشند. چشمی هویگنس دارای قیمت نسبتا ارزان و کارایی مناسب میباشد، اشکال عمده آن محدود بودن میدان دید و عدم تامین راحتی کافی برای چشم است. چشمیهای رامزدن به چشمیهای مثبت معروفند، این چشمیها با دقت خوبی انحرافات عدسیهای آپکروماتیک را تصحیح مینمایند.
سیستم روشنایی
میکروسکوپها دارای محدودیتهای متعددی میباشند و لیکن در عمل اغلب روشنایی میکروسکوپ موجب محدودیت اصلی میشود. بنابراین تلاشهای زیادی در تهیه روشنایی و روش تهیه روشنایی مناسب برای میکروسکوپها گردیده است. پس تهیه نور مناسب میتواند نقش اساسی در وضوح تصویر داشته باشد. روشنی محیط نمیتواند برای تهیه تصویر مناسب و کافی باشد، لذا در تهیه روشنایی حتما باید از لامپها و چشمههای مصنوعی نوری استفاده میشود. لامپهای مورد استفاده در میکروسکوپها عبارتند از:
لامپ هالوژن: این لامپ نور سفید ایجاد میکند و متشکل از یک رشته تنگستن در گاز هالوژن میباشد. حاصلضرب شدت نور حاصله در طول عمر این لامپ تقریبا ثابت است. از لحاظ قیمت در مقایسه با لامپ جیوه و گزنون ارزانتر میباشد و برای کارهای فتومیکروگرافی مفید است.
لامپ تنگستن: این لامپها در میکروسکوپهای ارزان قیمت و آموزشی بکار میروند.
لامپ گزنون: این نوع لامپ یک لامپ تخلیه الکتریکی است. این لامپها دارای پایداری بیشتری نسبت به لامپهای جیوهای میباشند.
لامپ جیوهای: این لامپ همانند لامپ گزنون از طریق تخلیه الکتریکی ایجاد نور مینماید. لامپ جیوهای حاوی مقدار کمی جیوه است که در اثر یونیزه شدن هوای داخل لامپ ، یونهای تولید شده موجب تبخیر و یونیزه شدن جیوهها میشوند.
کندانسور
وظیفه کندانسور متمرکز سازی نور بر روی نمونه میباشد. کندانسور در زیر Stage که محل قرارگیری نمونه است واقع میشود.
کندانسور آبه: این نوع کندانسور عموما در میکروسکوپهای معمولی بکار میروند. در این نوع کندانسورها دو عدسی بکار رفته است و دارای قیمت ارزان میباشند. این کندانسورها با عدسیهای شیئی و آکرومات CF با بزرگنمایی 4x تا 100x برای مشاهدات عمومی و کاربردهای تشخص مفید میباشند.
کندانسور با عدسی متحرک: این کندانسور برای فتومیکروگرافی همراه با عدسیهای شیئی و پلن آکرومات از نوع CF مفید میباشند.
کندانسور آکرومات: این گروه کندانسور در مشاهدات و فتومیکروگرافی مورد استفاده قرار میگیرد این نوع کندانسور با عدسیهای شیئی 4x تا 100x میتواند بکار رود.
کندانسور آکرومات - آپلانت: این نوع کندانسور را پایه همراه با عدسی های شیئی آپوکرومات بکار برد این کندانسور ها برای فتومیکروگرافی جهت تصویرگیری از اجزا بسیار ریز بسیار مفید می باشد.
کندانسور جهت عدسیهای شیئی با توان کم ، که این نوع کندانسور معمولا در بزرگنماییهای بسیار پایین مثل عدسی شیئی با بزرگنمایی 4x تا 460x مفید هستند.
چگونگی تشکیل و مشاهده تصویر
نور به صورت موج سینوسی پیوسته انتشار نمییابد و لیکن میتوان تصور کرد که یک فوتون همچون یک بار ولی با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت میکند. و چون این ذرات بطور پیدرپی در حال تعقیب یکدیگرند، لذا در عمل راهی جز نمایش آنها به صورت یک موج پیوسته نیست. فوتونهای نوری میتوانند دارای طول موجهای متفاوتی باشند، رنگ نور بوسیله طول موج آن تعیین میشود. مخلوط نورهای مختلف موجب تحریک شبکیه چشم میشود که انسان احساس رنگ سفید مینماید.
اکثرا اشیایی که توسط میکروسکوپ مشاهده میشوند نسبت به نور شفاف میباشند و اجزای آنها تنها وقتی قابل مشاهده میباشند که این اجزا نسبت به زمینه دارای کنتراست (کنتراست در شدت و یا رنگ) باشند. وقتی که نور سفید به یک جسم قرمز بتابد، تمامی طول موجهای موجود در نور سفید بجز نور قرمز در آن جذب میشود. بنابراین یک جسم با ناحیه قرمز را در یک زمینه سفید بخاطر آنکه دارای کنتراست رنگی میباشد میتوان دید.
عدسی شیئی در میکروسکوپ که یک عدسی همگرا با فاصله کانونی کوچک است، تصویر حقیقی و وارونه و بزرگتر از شیئ را تشکیل میدهد. برای این منظور شیئ باید بین کانون عدسی شیئی و قرار گیرد، توان عدسی شیئی بزرگتر از توان عدسی چشمی است و تصویر اول را بزرگتر میکند (عدسی چشمی مثل ذره بین عمل میکند) و تصویر حاصل از عدسی شیئی باید در فاصله کانونی عدسی چشمی باشد. از این شیئ ، تصویر مجازی نهایی تشکیل میشود که بزرگتر است.
میکروسکوپ های الکترونی
میکروسکوپ های الکترونی که به جا ی نور از پرتوهای الکترونی استفاده می کنند ، جهت بزرگنمایی بسیار زیاد کاربرد دارد. الکترونها، که طول موج بسیار کوچکتری نسبت به نور مرئی دارد، اجازه وضوح بسیار بالاتری را می دهد. محدودیت عمده پرتو الکترون نیاز آن به گذشتن از میان خلاء است زیرا مولکولهای هوا باعث پراکندگی پرتو می شود.
به جای وابسته بودن به پدیده انکسار، لنزهای میکروسکوپ الکترونی مخصوص الکترومغناطیس طراحی شده است که میدان های مغناطیسی تولید می کنند که تقریبا موازی مسیر حرکت الکترونهاست. الکترونها به طور نوعی توسط صفحات فسفر، فیلم عکاسی ویا CCD آشکار می شوند.
دو گروه عمده میکروسکوپ های الکترونی وجود دارد:
میکروسکوپ الکترونی پویشی: جستجو کردن اجسام توپر با اسکن کردن سطح آنها بوسیله پرتو باریک الکترون و اندازه گیری بازتاب آن. ممکن است در طیف نگاری نیز به کار رود.
میکروسکوپ الکترونی عبوری: الکترونها کاملا از میان نمونه عبور می کنند، مشابه اصول میکر.سکوپی نوری. این مورد به آماده سازی دقیق نمونه نیاز دارد، از آنجا که الکترونها بوسیله بیشتر مواد با قدرت پراکنده می شود. می توان از آن برای بدست آوردن جزییات دقیق در بلورشناسی استفاده کرد.
میکروسکوپ پروب پویشی
در میکروسکوپی پروب پویشی(SPM)، یک پروب فیزیکی یا در تماس نزدیک وکامل با نمونه و یا تقریبا لمس آن است. با حرکت پروب در سرتاسر نمونه، و با اندازه گیری برهم کنش بین قسمتهای نوک دارپروب با نمونه، یک میکروگراف ایجاد می شود. طبیعت خاص برهم کنش بین پروب و نمونه تعیین می کند که دقیقا چه نوع SPM باید استفاده شود. به این دلیل که این نوع میکروسکوپی به اثر متقابل بین نوک پروب و نمونه بستگی دارد، معمولا اطلاعات مربوط به سطح نمونه را اندازه می گیرد.
بعضی از انواع SPMها عبارتند از:
• میکروسکوپ نیروی جانبی
• میکروسکوپ نیروی اتمی
• میکروسکوپ نیروی مغناطیسی(MFM)
• میکروسکوپ تونلی پویشی
• میکروسکوپ میدان نزدیک نوری
• میکروسکوپ ولتاژ پویشی
میکروسکوپ نمایش نقطه ای
میکروسکوپ میدان تابشی، میکروسکوپ میدان یونی، و پروب اتم مثالهایی از میکروسکوپ point-projection هستند که یونهای نمونه سوزنی شکل تحریک می شوند و به آشکارساز برخورد می کنند. پروب اتمی توموگرافی(APT) مدرن ترین incarnation است وقادر به بازسازی مدل سه بعدی اتم به اتم (با تشخیص دادن عناصر شیمیایی) با وضوح نانومتری است.
دیگر میکروسکوپ ها
میکروسکوپ صوتی از امواج صوتی برای اندازه گیری تغییر در مقاومت های صوتی استفاده می کند.
در اصول علمی شبیه به سونار است، این میکروسکوپ ها در کارهایی چون پیداکردن عیب در سطوح زیرین مواد شامل مدارات مجتمع کاربرد دارد.
استفادههاي عمومي
1- تصويرگرفتن از سطوح در بزرگنمايي 10 تا 100،000 برابر با قدرت تفكيك در حد 3 تا 100 نانومتر (بسته به نمونه)
2- در صورت تجهيز به آشكارساز back Scattered ميكروسكوپها قادر به انجام امور زير خواهند بود
a) مشاهده مرزدانه، در نمونههاي حكاكي نشده، b) مشاهده حوزهها (domains) در مواد فرومغناطيس، c) ارزيابي جهت كريستالوگرافي دانهها با قطرهايي به كوچكي 2 تا 10 ميكرومتر، d) تصويرنمودن فاز دوم روي سطوح حكاكينشده (در صورتي كه متوسط عدد اتمي فاز دوم، متفاوت از زمينه باشد.
3- با اصلاح مناسب ميكروسكوپ ميتوان از آن براي كنترل كيفيت و بررسي عيوب قطعات نيمههادي استفاده نمود.
نمونههايي از كاربرد
1- بررسي نمونههايي كه براي متالوگرافي آماده شدهاند، در بزرگنمايي بسيار بيشتر از ميكروسكوپ نوري
2- بررسي مقاطع شكست و سطوحي كه حكاكي عميق شدهاند، كه مستلزم عمق ميداني بسيار بزرگتر از حد ميكروسكوپ نوري است.
3- ارزيابي جهت كريستالوگرافي اجرايي نظير دانهها، فازهاي رسوبي و دندريتها بر روي سطوح آمادهشده براي كريستالوگرافي
4- شناسايي مشخصات شيميايي اجزايي به كوچكي چندميكرون روي سطح نمونهها، براي مثال، آخالها، فازهاي رسوبي و پليسههاي سايش
اصولاً دو چيز را ميتوان از طيف پرتوx منتشر شده توسط هر نمونه تعيين نمود. اندزهگيري طول موج (يا انرژي) هر پرتو x مشخصه منتشر شده امكان تشخيص عناصر حاضر در نمونه يا انجام آناليز كيفي را ميسر ميسازد. اندازهگيري تعداد هر نوع پرتوx منتشر شده در هر ثانيه، تعيين مقدار حضور عنصر در نمونه يا انجام آناليز كمّي را امكانپذير می سازد شرايط لازم براي نمونه و دستگاه جهت آناليز كمّي به گونهاي است كه گذر از مرحله آناليز كيفي به كمّي به آساني ميسر نخواهد بود.
محدوديتها
1- كيفيت تصوير سطوح تخت، نظير نمونههايي كه پوليش و حكاكي متالوگرافي شدهاند، معمولاً در بزرگنمايي كمتر از 300 تا 400، برابر به خوبي ميكروسكوپ نوري نيست.
2-قدرت تفكيك حكاكي بسيار بهتر از ميكروسكوپ نوري است، ولي پايينتر از ميكروسكوپ الكتروني عبوري و ميكروسكوپ عبوري روبشي است.
انواع
• میکروسکوپ های نوری
1. میکروسکوپ نوری عبوری
2. میکروسکوپ نوری بازتابی
• میکروسکوپ های الکترونی
1. میکروسکوپ الکترونی رویشی
2. میکروسکوپ الکترونی عبوری
• میکروسکوپ های پراب پویشی
1 . میکروسکوپ نیروی جانبی
2. میکروسکوپ نیروی اتمی
3. میکروسکوپ نیروی مغناطیسی
4. میکروسکوپ تونلی پویشی
5. میکروسکوپ میدان نزدیک نوری
6. میکروسکوپ ولتاژ پویشی
• میکروسکوپ نمایش نقطه ای
• دیگر انواع میکروسکوپ ها
1879 Carl Zeiss Jena
به چند روش مي توان اندازه متوسط يك سلول را در زير ميكروسكوپ تعيين كرد:
1-مي توان مساحت مشخصي از يك بافت را بريده(مثلا 5 ميليمتر در 5 ميليمتر)سپس آن را در زير مي كروسكوپ مشاهده كرد و تعداد سلولها را در عرض بافت در زير ميكروسكوپ شمرد وبا يك تناسب اندازه متوسط يك سلول را پيدا نمود.مثلا اگر در عرض بافت 12 سلول وجود داشته باشد:
12 سلول 5 ميليمتر
1 سلول ؟ميليمتر
2-مي توان بافت را در زير ميكروسكوپ قرار داد و سپس در وسط يك تكه كاغذ مربعي به ضلع مشخص(مثلا 5 ميليمتر)ببريم (سوراخي در وسط كاغذ ايجاد كنيم)سپس كاغذ را در روي لام گذاشته در نتيجه فقط سلول هاي زير سوراخ وسط كاغذ قابل رويت هستند كه در نتيجه ابعاد مشخصي دارند .همانند روش بالا تعداد سلولها را در اين ابعاد مشخص شمرده و از تناسب براي محاسبه اندازه متوسط يك سلول استفاده مي كنيم.
روش هاي بالا براي بافت هائي كه سلولهاي آن به هم پيوسته مي باشند قابل استفاده مي باشد.
3-در ميكروسكوپ هائي كه داراي شاريو و صفحه مدرج مي باشند مي توان براي تعيين اندازه نمونه زير ميكروسكوپ استفاده نمود بدين ترتيب كه ابندا نمونه را در زير ميكروسوپ قرار داده و سپس با تنظيم پيچ هاي شاريو ضلع كناري يك سلول را مماس بر محيط ميدان ديد ميكروسكوپ قرار مي دهيم و از روي قسمت هاي مدرج صفحه ميكروسكوپ مختصات آن نقطه را يادداشت مي كنيم سپس صفحه را آنقدر حركت مي دهيم كه سلول از روي ميدان ديد حركت نموده و ضلع مقابل به ضلع اول مماس بر محيط ميدان ديد ميكروسكوپ قرار گيرد حال مختصات نقطه جديد را يادداشت كرده و از مختصات اول كم مي كنيم عدد بدست آمده قطر آن سلول خواهد بود.
4-از لامهاي مخصوص شمارش گلبول(لام هماسيتومتر)نيز مي توان براي اندازه گيري ابعاد سلول ها استفاده نمود.
5-ازلام هاي مخصوص مدرج نيز براي اندازه گيري ابعاد سلولها مي توان استفاده نمود.
6-حتي مي توان يك خط كش شفاف را در زير ميكروسكوپ قرار داد و تعداد سلولها را در بين خط هاي مشخصي از خط كش شمارش نمود كه البته دقت كمي دارد.