Kính hiển vi điện tử là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng chi tiết

Kính hiển vi điện tử là loại thiết bị khoa học có khả năng quan sát, phóng đại một vật có kích thước siêu nhỏ. Để hiểu rõ hơn về kính hiển vi điện tử là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này, mời bạn tìm hiểu chi tiết qua bài viết!

Kính hiển vi điện tử là gì?

Kính hiển vi điện tử có tên gọi khác kính hiển vi kỹ thuật số (tiếng anh: Electron Microscope – EM) là một loại kính hiển vi sử dụng một chùm electron để tạo ra một hình ảnh của mẫu vật. Thiết bị này có khả năng phóng đại cao hơn nhiều và có khả năng phân giải lớn hơn so với kính hiển vi quang học, nhìn thấy nhiều vật thể nhỏ hơn chi tiết hơn.

Hình ảnh kính hiển vi điện tử

Độ phân giải cao của hình ảnh kính hiển vi sinh học là kết quả của việc sử dụng các electron (có bước sóng rất ngắn) làm nguồn bức xạ chiếu sáng. Thiết bị này được sử dụng kết hợp với nhiều kỹ thuật phụ trợ khác nhau (ví dụ: cắt mỏng, ghi nhãn miễn dịch, nhuộm âm) để phân tích và đánh giá kết quả chính xác nhất.

Kính hiển vi điện tử có kích thước lớn, giá thành cao và yêu cầu người vận hành phải có kinh nghiệm và kiến thức sử dụng kính chuyên nghiệp. Kính hiển vi điện tử có khả năng kết nối với máy tính hoặc màn hình chiếu qua cổng USB tiện dụng.

Phân loại kính hiển vi điện tử

Theo cơ chế hoạt động

Kính hiển vi điện tử có 2 loại chính là kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và kính hiển vi điện tử quét (SEM).

Sự khác biệt chính giữa kính hiển vi SEM và TEM là kính hiển vi SEM tạo ra một hình ảnh bằng cách phát hiện các điện tử bị phản xạ hoặc bị đánh bật, trong khi kính hiển vi TEM sử dụng các điện tử truyền qua (các điện tử đang đi qua mẫu) để tạo ra hình ảnh. Do đó, thiết bị TEM cung cấp thông tin có giá trị về cấu trúc bên trong của mẫu, chẳng hạn như cấu trúc tinh thể, hình thái và thông tin trạng thái ứng suất, SEM cung cấp thông tin về bề mặt của mẫu và thành phần của nó.

Nếu người sử dụng muốn lấy thông tin trên bề mặt mẫu, như độ nhám hoặc phát hiện ô nhiễm, thì bạn nên chọn kính hiển vi SEM. Mặt khác, nếu người dùng muốn biết cấu trúc tinh thể của vật mẫu là gì hoặc nếu muốn tìm kiếm các khuyết tật hay tạp chất có thể có trong cấu trúc, thì sử dụng TEM là cách duy nhất để làm điều đó.

Kính hiển vi điện tử SEM

Do yêu cầu đối với các điện tử truyền qua, các mẫu kính hiển vi TEM phải rất mỏng (thường nhỏ hơn 150nm) và trong các trường hợp cần hình ảnh độ phân giải cao, thậm chí dưới 30nm, trong khi đối với hình ảnh SEM, không có yêu cầu cụ thể như vậy.

Xem thêm: So sánh kính hiển vi điện tử SEM và TEM, nên mua loại nào?

Theo kích thước và loại thiết bị

Kính hiển vi điện tử cầm tay: Kính có khả năng di động, tiện dụng, hình ảnh quan sát có chất lượng tốt bởi vậy chúng được phục vụ cho các công việc có tính di chuyển cao như điều tra, nghiên cứu thực địa,…

Kính hiển vi điện tử dạng để bàn: Với độ phóng đại cao, loại kính hiển vi kỹ thuật số này đã trở thành thiết bị được tin dùng trong các phòng khám, phòng thí nghiệm hay các cơ sở kiểm tra, sửa chữa hiện nay. Hơn nữa, có một số dòng kính được trang bị sẵn màn hình chiếu, màn hình LCD, điều này hỗ trợ quá trình quan sát được dễ dàng, nhanh chóng với độ chính xác cao. Khi quan sát, người dùng có thể chủ động hơn với việc điều chỉnh mẫu vật.

Kính hiển vi điện tử dạng để bàn

Xem thêm: Nên mua kính hiển vi loại nào tốt? Top sản phẩm chất lượng

Cấu tạo kính hiển vi điện tử

Cấu tạo của mỗi loại kính hiển vi lại có những thay đổi khác nhau:

Hình ảnh cấu tạo kính hiển vi điện tử

Cấu tạo của kính hiển vi TEM:

• Nguồn điện tử
• Súng điện tử
• Tụ kính
• Mẫu
• Vật kính
• Thấu kính trung gian
• Thấu kính chiếu
• Màn huỳnh quang

Cấu tạo kính hiển vi SEM:

• Nguồn điện tử
• Súng điện tử
• Tụ kính
• Vật kính
• Cuộn quét, mạch quét
• Mẫu
• Đầu dò
• Khuếch đại ảnh
• Cuộn làm lệch
• CRT

Nguyên lý hoạt động kính hiển vi điện tử

Tất cả các kính hiển vi điện tử đều sử dụng các ống kính điện từ hoặc tĩnh điện để điều khiển đường đi của các electron. Các thấu kính thủy tinh, được sử dụng trong kính hiển vi ánh sáng, không ảnh hưởng đến chùm electron.

Ống kính điện từ có một solenoid (một cuộn dây xung quanh bên ngoài của một ống) thông qua đó người ta có gây ra một trường điện từ. Tia điện tử đi qua trung tâm của các solenoids như vậy trên đường đi xuống cột kính hiển vi điện tử về phía mẫu. Các electron rất nhạy cảm với từ trường và do đó có thể được điều khiển bằng cách thay đổi dòng điện qua thấu kính.

Các electron di chuyển càng nhanh thì bước sóng càng ngắn. Sức mạnh phân giải của kính hiển vi điện tử có liên quan trực tiếp đến bước sóng của bức xạ được sử dụng để tạo thành một hình ảnh. Giảm bước sóng làm tăng độ phân giải.

Độ phân giải của kính hiển vi điện tử sẽ tăng lên nếu điện áp gia tốc của chùm electron tăng lên. Điện áp tăng tốc của chùm tia kính hiển vi điện tử được tính bằng kilovolt (kV).

Xem thêm: Kính hiển vi là gì? Có những loại nào? Mua ở đâu giá rẻ?

Ứng dụng kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau. Trong đó, thiết bị sử dụng nhiều trong ngành y – sinh học để nghiên cứu cấu trúc chi tiết của các mô, tế bào, bào quan và phức hợp đại phân tử. Loại kính này có khả năng xem cấu trúc hiển vi của mẫu vật cao hơn so với kính hiển vi quang học. Một số ứng dụng chính của thiết bị bao gồm:

Nghiên cứu khoa học

Kính hiển vi điện tử thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu, các trường đại học và các trung tâm công nghệ nano. Ở ứng dụng này, cấu trúc mẫu vật có thể quan sát dưới kính hiển vi điện tử rất chi tiết để cung cấp thông tin về chức năng của nó.

Các kết quả từ các trung tâm nghiên cứu khoa học có thể phục vụ cho các cơ quan khác, chẳng hạn như các công ty sản xuất công nghiệp, xây dựng.

Trong các ngành công nghiệp

Trong các ngành công nghiệp, kính hiển vi điện tử thường được sử dụng để hỗ trợ phát triển các sản phẩm mới và trong suốt quá trình sản xuất. Thiết bị cũng giúp phân tích lỗi công nghiệp và kiểm soát quá trình của các ngành công nghiệp đa dạng.

Ví dụ, kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao ứng dụng trong quá trình phát triển và sản xuất chất bán dẫn và các thiết bị điện tử khác.

Khoa học Pháp y

Một ứng dụng khác của kính hiển vi điện tử là khoa học pháp y, liên quan đến việc phân tích để cung cấp bằng chứng cho các mục đích tội phạm và luật pháp. Chẳng hạn như cặn từ một tiếng súng hoặc một mẫu sợi quần áo, máu hoặc chất sinh học khác.

Nhìn chung, kính hiển vị điện tử đã dần trở thành thiết bị không thể thiếu trong các ngành nghề đặc thù như kiểm tra, phân tích, nghiên cứu và thẩm định. Chính vì lẽ đó, thiết bị này có những đặc điểm nổi bật mà sản phẩm kính hiển vi khác không có được. Bạn có thể tham khảo và đặt mua dòng sản phẩm này tại thbvietnam.com hoặc maydochuyendung.com