Электро́нный микроско́п (ЭМ) — прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 10⁶ раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока пучка электронов с энергиями 200 В ÷ 400  кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля.

Виды электронных микроскопов

Просвечивающая микроскопия

Пучок электронов, пройдя через образец, формирует изображение на экране или пластинке.

• Просвечивающий электронный микроскоп

Растровая(сканирующая) микроскопия

В основе лежит телевизионный принцип развертки тонкого пучка электронов по поверхности образца.

• Растровый электронный микроскоп
  • Растровый просвечивающий электронный микроскоп
• Отражательный электронный микроскоп

История создания электронного микроскопа

Появление электронного микроскопа стало возможным после ряда физических открытий конца XIX — начала XX века. Это открытие в 1897 году электрона (Дж. Томсон) и экспериментальное обнаружение в 1926 году волновых свойств электрона (К. Дэвиссон, Л. Джермер), подтверждающее выдвинутую в 1924 году де Бройлем гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме всех видов материи. В 1926 году немецкий физик Г. Буш создал магнитную линзу, позволяющую фокусировать электронные лучи, что послужило предпосылкой для создания в 1930-х годах первого электронного микроскопа.

В 1931 году Р. Руденберг получил патент на просвечивающий электронный микроскоп, а в 1932 году М. Кнолль и Э. Руска построили первый прототип современного прибора. Эта работа Э. Руски в 1986 году была отмечена Нобелевской премией по физике, которую присудили ему и изобретателям сканирующего зондового микроскопа Герду Карлу Биннигу и Генриху Рореру. Использование просвечивающего электронного микроскопа для научных исследований было начато в конце 1930-х годов и тогда же появился первый коммерческий прибор, построенный фирмой Siemens.

В конце 1930-х — начале 1940-х годов появились первые растровые электронные микроскопы, формирующие изображение объекта при последовательном перемещении электронного зонда малого сечения по объекту. Массовое применение этих приборов в научных исследованиях началось в 1960-х годах, когда они достигли значительного технического совершенства.

В качестве самостоятельного раздела сформировалась электронная оптика.

Сферы применения электронных микроскопов

Полупроводники и хранение данных

• Редактирование схем
• Метрология 3D
• Анализ дефектов
• Анализ неисправностей

Биология и биологические науки

• Криобиология
• Локализация белков
• Электронная томография
• Клеточная томография
• Крио-электронная микроскопия
• Токсикология
• Биологическое производство и мониторинг загрузки вирусов
• Анализ частиц
• Фармацевтический контроль качества
• 3D изображения тканей
• Вирусология
• Стеклование

Научные исследования

• Квалификация материалов
• Подготовка материалов и образцов
• Создание нанопрототипов
• Нанометрология
• Тестирование и снятие характеристик устройств
• Исследования микроструктуры металлов

Промышленность

• Создание изображений высокого разрешения
• Снятие микрохарактеристик 2D и 3D
• Макрообразцы для нанометрической метрологии
• Обнаружение и снятие параметров частиц
• Конструирование прямого пучка
• Эксперименты с динамическими материалами
• Подготовка образцов
• Судебная экспертиза
• Добыча и анализ полезных ископаемых
• Химия/Нефтехимия

Основные мировые производители электронных микроскопов

• Carl Zeiss NTS GmbH — Германия
• Delong Group
• FEI Company — США (слилась с Philips Electron Optics)
• FOCUS GmbH — Германия
• Hitachi — Япония
• JEOL — Япония (Japan Electron Optics Laboratory)
• KYKY — Китай
• Nion Company — США
• Tescan — Чехия
• ОАО «SELMI» — Украина

См. также

• Микроскоп
• Микроскопия
• Метод реплик (микроскопия)

Примечания

Источники

• Большая советская энциклопедия

Ссылки

• 15 лучших изображений 2011 года, сделанных электронными микроскопами Изображения на рекомендованном сайте являются произвольно раскрашенными, и имеют скорее артистическую, но не научную ценность (электронные микроскопы выдают черно-белые а не цветные изображения).