Разрешающая оптического микроскопа ограничена длиной световой волны. С его можно наблюдать детали размером 0,1 - 0,2 мкм. Но этого недостаточно, чтобы видеть молекулы, атомы, или другие объекты, размеры которых значительно меньше. С этой задачей легко справляется электронный микроскоп.
Устройство и принцип действия электронного микроскопа
Чтобы увеличить разрешающую микроскопа, нужно уменьшить длину волны, освещающей исследуемый объект. Поэтому вместо световых лучей в электронном микроскопе используются электроны, длина волны которых в тысячи раз меньше длины волны фотонов. Разрешающая электронного микроскопа превосходит разрешение оптического микроскопа в 1000 - 10000 раз.
Принцип получения изображения в электронном микроскопе такой же, как и у оптического. Но в отличие от оптического микроскопа, где световым лучом управляют линзы, находящиеся в объективе и окуляре, в электронном микроскопе это делается с магнитных линз.
Магнитные линзы - это электромагниты, создающие сильные неоднородные электромагнитные поля. Изменяя силу тока, можно управлять магнитными полями и менять траекторию электронов, направляя их поток на исследуемый образец.
В электронном микроскопе поток электронов падает на образец сверху, а изображение получается внизу.
Корпус электронного микроскопа представляет собой металлическую трубу. В её верхней части расположен источник электронов. Это вольфрамовая нить накала, называемая катодом. На неё подаётся высокое напряжение, и начинается излучение электронов с поверхности катода. Пучок электронов ускоряется с высокой разности потенциалов между катодом и анодом. Для этой цели используется напряжение от 20 кВ до 1 мВ. Далее ускоренный поток фокусируется и направляется системой магнитных линз на исследуемый образец. Пройдя через него, он попадает в систему увеличивающих магнитных линз. Вся эта система называется электронной колонной.
Так как наш глаз не может воспринимать электронные пучки, то изображение создается на люминесцентном экране либо фиксируется на фотопластинке или цифровой камере.
Чтобы электроны не рассеивались в результате столкновений с молекулами воздуха, внутри колонны создаётся вакуум.
Виды электронных микроскопов
Существует 2 основных вида электронных микроскопов: просвечивающий электронный микроскоп и растровый электронный микроскоп.
Просвечивающий, или трансмиссионный, электронный микроскоп создаёт изображение исследуемого ультратонкого образца (толщиной порядка 0,1 мкм), пропуская через него пучок электронов. Часть электронов при этом рассеивается на образце, а часть проходит через него и затем увеличивается магнитными линзами, выполняющими роль объектива. Изображение регистрируется на экране или фиксируется на фотоплёнке.
Пучок электронов создаётся электронной пушкой. Пушки бывают термоэлектронными и автоэмиссионными.
В термоэлектронной пушке электроны вырываются с поверхности катода (вольфрамовой нити накала или заострённого кристалла гексаборида лантана) при нагревании. Причём чем выше температура, тем больше число вырвавшихся электронов.
В автоэмиссионной пушке электроны испускаются с поверхности катода (вольфрамовой нити) под действием внешнего электрического поля.
В растровом электронном микроскопе пучок электронов попадает на исследуемый объект таким же образом, как и в просвечивающем микроскопе. Но в отличие от него узкий электронный луч не проходит сквозь образец, а сканирует (обегает) каждую его точку, перемещаясь последовательно по горизонтальным строчкам, точка за точкой, строка за строкой. Усиленный сигнал синхронно передаётся на кинескоп. Этот процесс напоминает работу электронно-лучевой трубки в телевизоре. В современных растровых микроскопах изображение выдаётся в цифровой форме.
В растровом микроскопе, как и в просвечивающем, электронный луч образуется электронной пушкой. В электронной колонне он фокусируется и направляется на объект, расположенный на предметном столике. Столик может вращаться в трёх направлениях.
Попадая на поверхность исследуемого образца, электроны взаимодействуют с ней. Часть электронов отражается от поверхности. А часть, получив энергию от электронного пучка, может оторваться от поверхности. Такие электроны называются вторичными. Информация, которую они несут, используется для анализа поверхности и состава образца.
Применение электронных микроскопов
Патент на первый просвечивающий электронный микроскоп был получен в 1931 г. немецким физиком Р. Рутенбергом. А первый такой прибор создали в 1932 г. Эрнст Август Руска и М. Кнолль. Он давал 400-кратное увеличение, которое было меньшим, чем у оптических микроскопов. Но в его конструкции использовались катушки индуктивности вместо стеклянных линз. Это был прототип современного электронного микроскопа.
В конце 30-х годов фирма Siemens создала первую промышленную модель просвечивающего микроскопа, который позволял исследовать внутреннюю структуру вещества.
Внастоящее известно 76 видов млекопитающих, среди которых степные виды и только в юго-восточной части отмечаются животные, характерные для пустынь (тарбаганчик, емуранчик, быстрая ящерка) . отдельные виды пустынной фауны достигают даже западных границ области (ушастый еж, корсак) . самым многочисленным отрядом млекопитающих являются грызуны (29 видов) - сурки, суслики, тушканчики, мышовки, мыши, полевки, слепушонки. хищники представлены 12 (волк, лисица, хорек, ласка, горностай, перевязка, норка, барсук, выдра) . в настоящее время довольно часто встречается енотовидная собака. отряд насекомоядных включает 9 видов (еж, бурозубка, белозубка, выхухоль) . еще в недалеком прошлом донские степи были пристанищем огромных стад копытных, которые способствовали нормальному развитию травостоя (втаптывали семена, уничтожали сорные растения, удаляли лишние листья, удобряли и разрыхляли почву и подстилку) . в настоящее время насчитывается всего 4 вида копытных (кабан, косуля, олень благородный, лось) . периодически из калмыкии мигрируют сайгаки. зайцеобразные включают 1 вид (заяц-русак) . в отряд рукокрылых входит 9 видов (летучие мыши) . класс птиц достаточно разнообразен. только гнездящихся насчитывается 125 видов. самыми многочисленными являются отряды воробьиных (49), ржанкообразных (15), соколообразных (14), гусеобразных (12), аистообразных (10), журавлеобразных (7), голубеобразных (3), курообразных (1). большинство птиц - насекомоядные. пресмыкающиеся представлены 18 : чешуйчатые - 8 (ящурки, ящерицы, ужи, полозы, медянки, гадюки) , земноводные - 5, бесхвостые - 4 (жерлянки, чесночницы, жабы, лягушки) , хвостатые -1 (тритоны) . видовое богатство животного мира обусловлено значительным разнообразием ландшафтов степной зоны. в области обитают не только представители типичных степей, но и древесной растительности, лугов, различных водных и околоводных биотипов, каменистых степей, песчаных массивов, меловых отложений и других специфических . наиболее характерными растениями для разнотравно-типчаково-ковыльной степи являются ковыли, типчак, тонконог, пырей, костры, мятлики, тимофеевка, клевера, вика тонколистная, вязель, эспарцет, люцерна жёлтая, солодка, шалфей, лапчатки, девясилы, лютики, оносма, буквица, смолевка, луки, тюльпаны, тысячелистники и многие другие в подзоне типчаково-ковыльных степей, на каштановых почвах, растительный покров более разрежен, видовой состав растительности обеднён. основные растения этой подзоны: типчак, ковыли, прутняк, ромашник, деревей, кермеки, кохия простёртая, полыни. пойменные леса расположены по дону и его правым притокам и миусу. в них растут дуб, вяз, берест, ива, тополь, ясень, осокорь, ольха, осина. байрачные леса расположены по , преимущественно в северной и центральной части области. они состоят из деревьев: дуба, клёна, липы, вяза, ясеня и кустарников: бересклета, бирючины, бузины, крушины, тёрна, шиповника, боярышника. аренные леса, растущие на крупных песчаных массивах, состоят из сосны, дуба, берёзы, осины, ольхи, белой акации.
Разрешающая оптического микроскопа ограничена длиной световой волны. С его можно наблюдать детали размером 0,1 - 0,2 мкм. Но этого недостаточно, чтобы видеть молекулы, атомы, или другие объекты, размеры которых значительно меньше. С этой задачей легко справляется электронный микроскоп.
Устройство и принцип действия электронного микроскопаЧтобы увеличить разрешающую микроскопа, нужно уменьшить длину волны, освещающей исследуемый объект. Поэтому вместо световых лучей в электронном микроскопе используются электроны, длина волны которых в тысячи раз меньше длины волны фотонов. Разрешающая электронного микроскопа превосходит разрешение оптического микроскопа в 1000 - 10000 раз.
Принцип получения изображения в электронном микроскопе такой же, как и у оптического. Но в отличие от оптического микроскопа, где световым лучом управляют линзы, находящиеся в объективе и окуляре, в электронном микроскопе это делается с магнитных линз.
Магнитные линзы - это электромагниты, создающие сильные неоднородные электромагнитные поля. Изменяя силу тока, можно управлять магнитными полями и менять траекторию электронов, направляя их поток на исследуемый образец.
В электронном микроскопе поток электронов падает на образец сверху, а изображение получается внизу.
Корпус электронного микроскопа представляет собой металлическую трубу. В её верхней части расположен источник электронов. Это вольфрамовая нить накала, называемая катодом. На неё подаётся высокое напряжение, и начинается излучение электронов с поверхности катода. Пучок электронов ускоряется с высокой разности потенциалов между катодом и анодом. Для этой цели используется напряжение от 20 кВ до 1 мВ. Далее ускоренный поток фокусируется и направляется системой магнитных линз на исследуемый образец. Пройдя через него, он попадает в систему увеличивающих магнитных линз. Вся эта система называется электронной колонной.
Так как наш глаз не может воспринимать электронные пучки, то изображение создается на люминесцентном экране либо фиксируется на фотопластинке или цифровой камере.
Чтобы электроны не рассеивались в результате столкновений с молекулами воздуха, внутри колонны создаётся вакуум.
Виды электронных микроскоповСуществует 2 основных вида электронных микроскопов: просвечивающий электронный микроскоп и растровый электронный микроскоп.
Просвечивающий, или трансмиссионный, электронный микроскоп создаёт изображение исследуемого ультратонкого образца (толщиной порядка 0,1 мкм), пропуская через него пучок электронов. Часть электронов при этом рассеивается на образце, а часть проходит через него и затем увеличивается магнитными линзами, выполняющими роль объектива. Изображение регистрируется на экране или фиксируется на фотоплёнке.
Пучок электронов создаётся электронной пушкой. Пушки бывают термоэлектронными и автоэмиссионными.
В термоэлектронной пушке электроны вырываются с поверхности катода (вольфрамовой нити накала или заострённого кристалла гексаборида лантана) при нагревании. Причём чем выше температура, тем больше число вырвавшихся электронов.
В автоэмиссионной пушке электроны испускаются с поверхности катода (вольфрамовой нити) под действием внешнего электрического поля.
В растровом электронном микроскопе пучок электронов попадает на исследуемый объект таким же образом, как и в просвечивающем микроскопе. Но в отличие от него узкий электронный луч не проходит сквозь образец, а сканирует (обегает) каждую его точку, перемещаясь последовательно по горизонтальным строчкам, точка за точкой, строка за строкой. Усиленный сигнал синхронно передаётся на кинескоп. Этот процесс напоминает работу электронно-лучевой трубки в телевизоре. В современных растровых микроскопах изображение выдаётся в цифровой форме.
В растровом микроскопе, как и в просвечивающем, электронный луч образуется электронной пушкой. В электронной колонне он фокусируется и направляется на объект, расположенный на предметном столике. Столик может вращаться в трёх направлениях.
Попадая на поверхность исследуемого образца, электроны взаимодействуют с ней. Часть электронов отражается от поверхности. А часть, получив энергию от электронного пучка, может оторваться от поверхности. Такие электроны называются вторичными. Информация, которую они несут, используется для анализа поверхности и состава образца.
Применение электронных микроскоповПатент на первый просвечивающий электронный микроскоп был получен в 1931 г. немецким физиком Р. Рутенбергом. А первый такой прибор создали в 1932 г. Эрнст Август Руска и М. Кнолль. Он давал 400-кратное увеличение, которое было меньшим, чем у оптических микроскопов. Но в его конструкции использовались катушки индуктивности вместо стеклянных линз. Это был прототип современного электронного микроскопа.
В конце 30-х годов фирма Siemens создала первую промышленную модель просвечивающего микроскопа, который позволял исследовать внутреннюю структуру вещества.