Elektron Mikroskobu

Elektron Mikroskobu

Bir cismin büyük görüntüsünü elde etmek için elektron kullanılan mikroskop. Bir cismi yaklaşık bir milyon defa büyütüp, bunu bir ekranda göstermek ve buradan fotoğrafını almak mümkündür. Mesela, bu kadar büyütmeyle bir kristal şebekesindeki atomların dizilişindeki çarpılmaları görmek mümkündür. En iyi optik mikroskoplarda ise bu büyütme ancak birkaç bin defa olmaktadır

Görüntü Optik mikroskoplarda görüntünün elde edilmesinde ışık kullanılırken, elektron mikroskoplarında, ışık yerine elektron kullanılır. Elektronun dalga boyu, ışığa göre birkaç bin defa daha küçük olduğu için, bu mikroskopla daha ayrıntılı görüntüler elde etmek mümkündür. Bazı elektron

mikroskoplar, 0,2 nanometre nmlik cismi net gösterebilmekteyken, en iyi optik mikroskoplar 250 nmlik bir güce sahiptir. Bir nanometre, 10 Angstrom olup, 10-10 metreye karşı gelir. Kullanım yeri En önemli kullanış yerleri metallerdeki atom dizilerindeki çarpılmalar, virüs ve bakterilerin yapıları

ve her türlü yüzeylerin incelenmesi olarak sayılabilir. Uygulamada bu mikroskoplar tam büyütme kapasiteleri ile nadiren kullanılır. Yeni gelişmelerle, 50 nmlik bir bölgede, mevcut her kimyasal elemanın yaydığı X ışınlarının ölçülmesi ile mikro kimyasal analiz yapılabilmektedir. Bu suretle 10-16 gramlık bir miktar analiz için yeterli olmaktadır. Elektron mikroskoplarını çalışma prensibi yönünden ikiye ayırmak mümkündür. Bir türünde, görüntü, yansıyan elektron ışınlarından faydalanılarak elde edilirken, diğer türünde cisimden geçen ışınlar görüntüyü hasıl eder.

Tarihi gelişim ve temel prensipler Optik mikroskopların gelişmesi ile daha büyük görüntüler elde edilmiştir. Ancak optik mikroskopların, ışığın yarı dalga boyu olan 250 nmden daha küçük ayrıntıyı göstermeleri mümkün değildir. Elektronlar, önceleri katot ışınları ismiyle kullanılmaktaydı. Bunlar vakum tüpleri içinde elde edilip, elektrik alanları içinde hızlandırılmaktaydı. Elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılan bu ışınlar, bir ekranda görünür hale getirilirdi. Bunun yanında, elektrik taşıyan

bobin kullanılarak katot ışınlarını küçük bir alana odaklamak mümkün olmaktaydı. ilk defa 1926 da Alman fizikçisi H. Busch teorik olarak optik merceğin ışığı bir odakta topladığı gibi, manyetik sargının, elektronları bir odakta toplayabileceğini göstermiştir.

1928 de Berlin Teknik Üniversitesinde Max Knoll ve Ernst Ruska tarafından yapılan deneylerle art arda büyütme kullanarak büyük görüntüler elde etmenin mümkün olduğu anlaşılmıştır. Konulan iki bobinle

13 defa büyütmek mümkün olmuştu. ilk pratik elektron mikroskobunun 1933 te Ernst Ruska tarafından yapıldığı bilinmektedir. Elektron merceklerinde daha sonra yapılan gelişmelerle, manyetik bobin bir demir kap içine alınmış ve iç halkada küçük bir hava deliği bırakılmıştı. Esas olarak bu prensip günümüzde de kullanılmaktadır. Ernst Ruska ile elektron mikroskop, optik mikroskobun büyütme gücünü geride bırakmıştı.

Geçirimli mikroskop Bunlar optik mikroskoba benzer bir çalışma sistemine sahiptirler. Tek fark, ışık ışını yerine elektron ışını kullanılmasıdır. Fiziki çalışma sistemi tamamen farklı olmasına rağmen, burada optik mercekler yerine elektron mercekleri kullanılır. Görüntü bir ekranda veya fotografik levhada elde edilir. Elektronlar çok kolay yollarından sapabileceklerinden, bütün işlem ve görüntünün elde edilmesi tamamen bir vakum içerisinde gerçekleştirilir.

Elektronlar, tungstenden akkor flamanlı elektrikle ısıtılan elektron tabancasından elde edilir. Anodla, flaman arasına 100.000 voltluk bir potansiyel farkı tatbik edilir. Flamandan yayılan elektronlar hızlandırılır ve ekranda yeterli bir görüntü elde etmek için kafi bir güçte olması sağlanır. Bu safhada

500.000 defa büyük bir görüntü elde etmek mümkündür. Optik mikroskoptaki gibi ışınlandırma belirli bir bölgede yoğunlaştırılabilir. Ancak çok yoğunlaştırma polimerler ve biyolojik maddeler gibi cisimlerde zararlar doğurabilir.

Cisme en yakın olan elektron merceği, alette en önemli olanıdır. Bu mercek, 50-100 arasında ara bir büyütme elde eder. Büyütme işleminde, gelen ışın denemelerinin açısal genişliği küçüldüğü için, projektör sistemi bu büyütülmüş görüntüyü kolayca işler. Hemen hemen bütün elektron mikroskoplarında iki veya üç mercek mevcuttur. Bunlar 250-500.000 arasında bir büyütme sağlar.

Taramalı mikroskop Optik mikroskoptan daha çok kapalı devre televizyon sistemine benzer. ilk bölümde, televizyon kamerasına benzer bir şekilde, net olarak odaklandırılmış elektron merceği tarafından cisim üzerine odaklandırılır. Çarptığı yerden gelen elektronlar toplanır ve güçleri yükseltilir.

Mikroskobun ikinci bölümü televizyon alıcısına benzer ve burada bir katot ışını tüpü mevcuttur. Böylece yüksek kaliteli televizyon resmine benzer bir görüntü elde edilir. Yapı olarak daha önceleri açıklanan tür gibidir. Sadece düzeni farklıdır. Bu cins mikroskoplar taramalı olarak da kullanılır. Genel olarak sert yüzlerin 20-50 nmlik hassaslıktaki incelenmesinde kullanılır. Odaklama ile çeşitli derinlikte görüntüler elde edilebildiğinden üç boyutlu hissi veren resimler elde etmek mümkün olmaktadır. Bazı

deneysel mikroskoplarla 3 nmlik hassaslığa kadar inmek mümkün olmaktadır. Cisimden gelen elektronlar mikro elektrik ve manyetik alanları da hassas hale getirebildiğinden, elektrik ve manyetik alanların görüntüsünü elde etmek mümkündür. Bundan faydalanılarak bilgisayar ve benzerlerindeki çok küçük elektronik devrelerin kontrolü yapılır. Elektronların yönlerini değiştirmesinden, bir cisimdeki mikro kristallerin dizilişini belirlemek mümkündür.

Kullanılışı Elektron mikroskobu kullanılışı zor değildir. Ancak aletin bakım ve temizliği büyük önem taşır. Diğer bir önemli nokta incelenecek nümûnenin hazırlanmasıdır. Taramalı mikroskopta örnek çok ince olmalıdır. Mesela 100 kilovatlık bir alette, bu 250 nmden daha kalın olamaz. Eğer cismin kalınlığı fazla ise ve elektron ışını geçemiyorsa, cismin yüzeyi aseton ile nemlendirilmiş bir plastik yüzeye

bastırılır. Daha sonra plastik tabaka buharlaştırılır. Sonucunda cismin yüzünün ince karbondan meydana gelen bir benzeri elde edilir. Metaller genellikle 200 nmlik kalınlığa indirildikten sonra incelenir. Biyolojik maddeler ise, önce bir uygun epoksi reçinesine yerleştirilir. Daha sonra ince tabakalara kesilir. Bazan cismi dondurup kesmek daha uygun olabilir.

Elektron mikroskop altına konan cismin görüntüsü bir ekrana düşürüleceği gibi doğrudan doğruya fotoğrafı da çekilebilir.

ileri gelişmeler Elektron mikroskopta daha yüksek voltaj kullanılmak için çalışmalar yapılmaktadır. Bu sûretle elektronların daha kalın cisimlere nüfuz etmesi mümkün olmaktadır. Günümüzdeki aletler bir milyon elektron voltluk hızlandırma gücüne sahiptir. Fransa ve Japonyada daha fazla voltluk hızlandırma gücüne sahip elektron mikroskopları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.