Khi quan sát và kiểm tra các vật thể nhỏ, kính hiển vi là công cụ đầu tiên được nhắc đến. Ngày nay, có rất nhiều loại kính hiển vi, trong đó kính hiển vi điện tử được sử dụng rộng rãi. Bạn có thắc mắc cấu tạo của kính hiển vi điện tử và nó hoạt động theo nguyên lý nào hay không? Cùng theo dõi bài viết dưới đây để biết rõ hơn về thiết bị này nhé!

Kính hiển vi điện tử là gì?

Kính hiển vi điện tử là gì?
Kính hiển vi điện tử là gì?

Như chúng ta đã biết, kính hiển vi là thiết bị dùng để quan sát những vật thể khó nhìn thấy bằng mắt thường sau khi vật thể được phóng đại. 

Kính hiển vi điện tử là loại kính hiển vi đặc biệt dùng để quan sát cấu trúc của các vật thể hiển vi, nguyên lý hoạt động của nó là sử dụng sóng điện tử gia tốc để quan sát dưới hiệu điện thế cao từ hàng chục kilovolt đến hàng chục kilovolt hoặc hàng trăm kilovolt.

Lịch sử hình thành của kính hiển vi điện tử

Lịch sử hình thành của kính hiển vi điện tử
Lịch sử hình thành của kính hiển vi điện tử

Vào giữa thế kỷ 19, các nhà khoa học kết luận rằng do công thức của Abbe, kính hiển vi quang học không thể phân biệt các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn nửa micromet. Nhưng sự phát triển của ống tia âm cực sẽ thay đổi cách bạn nhìn nó và sử dụng các electron thay vì ánh sáng. Nhà bác học Hertz (185794) đã đề xuất rằng tia âm cực là một dạng sóng và Weichert. 

Năm 1899, ông phát hiện ra rằng từ trường dọc trục được tạo ra bởi một cuộn dây điện từ dài có thể tập trung các tia này vào một điểm nhỏ. Nhưng mãi đến năm 1926, Bush mới gợi ý rằng van điện từ ngắn mạch mới hội tụ. Cách thủy tinh tập trung ánh sáng mặt trời là sự tương phản trực tiếp giữa ánh sáng và chùm tia điện tử, đó là lý do tại sao Bush được gọi là cha đẻ của quang điện tử. 

Năm 1931, hai kỹ sư người Đức Ernst Ruska và Maximillion Knoll đã phát triển công nghệ phóng đại và chụp ảnh điện tử. Nguyên mẫu đầu tiên được sản xuất bởi Ruska vào năm 1933, với độ phân giải lên đến 50 nm, với phát minh này, Ruska đã giành được giải Nobel Vật lý. 

Năm 1938, Eli Franklin Burton và ba sinh viên từ Đại học Toronto Cecil Hall, James Hillier và Albert Prebus đã chế tạo thành công kính hiển vi điện tử thương mại đầu tiên trên thế giới.

Cấu tạo của kính hiển vi điện tử

Cấu tạo của kính hiển vi điện tử
Cấu tạo của kính hiển vi điện tử

Như chúng tôi đã chia sẻ, có hai loại kính hiển vi điện tử chính: TEM và SEM. Cấu tạo của hai loại kính hiển vi này không hoàn toàn giống nhau nhưng có một số điểm khác biệt: 

    • Cấu tạo của kính hiển vi TEM: Gồm kính hình trụ (súng bắn điện tử, tụ điện), hệ thống thấu kính ảnh (vật kính, kính lúp, kính, kính trung gian), buồng mẫu, phòng quan sát, bộ phận thu nhận hình ảnh. 
    • Cấu tạo của SEM: Bao gồm cột thủy tinh (súng điện tử, vật kính, bình ngưng), buồng chứa mẫu, bộ dò tín hiệu điện tử và các bộ phận chính khác.

Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử

Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử
Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử

Tất cả các kính hiển vi điện tử đều sử dụng thấu kính điện từ hoặc thấu kính tĩnh điện để điều khiển chuyển động của các electron. Thấu kính thủy tinh được sử dụng trong kính hiển vi quang học không ảnh hưởng đến chùm điện tử. Cấu trúc cơ bản của thấu kính điện từ là một cuộn dây điện từ (một cuộn dây xung quanh bên ngoài ống) qua đó có thể tạo ra một trường điện từ. 

Trên đường tới mẫu qua cột của kính hiển vi điện tử, chùm điện tử đi qua tâm của các cuộn dây từ tính này. Các electron rất nhạy cảm với từ trường, vì vậy chúng có thể được điều khiển bằng cách thay đổi dòng điện qua kính. 

Electron chuyển động càng nhanh thì bước sóng càng ngắn. Độ phân giải của kính hiển vi trực tiếp phụ thuộc vào bước sóng của bức xạ được sử dụng để tạo ra hình ảnh. Giảm bước sóng có thể cải thiện độ phân giải. 

Do đó, độ phân giải của kính hiển vi tăng theo điện áp gia tốc của chùm điện tử. Điện áp tăng chùm được biểu thị bằng kilôvôn (kV).

Các loại kính hiển vi điện tử

Các loại kính hiển vi điện tử
Các loại kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử truyền dẫn (TEM)

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) bao gồm một chùm điện tử điện áp cao phát ra từ catốt và được tạo thành bởi một thấu kính từ tính. Chùm điện tử xuyên qua một phần mẫu rất mỏng, trong đó chứa thông tin về cấu trúc của mẫu. 

Sau đó, sự thay đổi không gian của thông tin này sẽ được phóng đại bởi một loạt thấu kính từ tính cho đến khi nó được hiển thị bằng cách chạm vào màn hình phosphor, tấm máy ảnh hoặc cảm biến ánh sáng (chẳng hạn như máy ảnh) hay một CCD (thiết bị) được ghi lại.

Độ phân giải TEM cũng bị giới hạn đối với quang sai màu và quang sai cầu, nhưng một thế hệ bộ sửa quang sai mới đã có thể sửa hoặc hạn chế những quang sai này.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Không giống như TEM, nơi các điện tử từ chùm tia chính đi qua mẫu, kính hiển vi điện tử quét (SEM) tạo ra hình ảnh bằng cách phát hiện các điện tử phụ phát ra từ bề mặt khi chùm điện tử chính bị kích thích. 

Trong SEM, chùm điện tử quét qua bề mặt mẫu vào mẫu raster của máy dò, và máy dò ghi lại hình ảnh bằng cách ánh xạ tín hiệu thu được đến vị trí của chùm điện tử.

Đặc điểm của kính hiển vi điện tử

Đặc điểm của kính hiển vi điện tử
Đặc điểm của kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử sử dụng chùm điện tử thay vì ánh sáng để tạo ra hình ảnh của mẫu (trái ngược với kính hiển vi quang học được nhìn dưới ánh sáng khả kiến). Nó có độ phân giải và độ phóng đại cao hơn, mạnh hơn rất nhiều so với kính hiển vi quang học (độ phân giải của kính hiển vi điện tử thường là 100.000 đến 300.000 lần), do đó có thể quan sát nhiều vật thể nhỏ hơn gần hơn.

Kính hiển vi điện tử sử dụng một loại thấu kính từ tính khác để hội tụ chùm tia điện tử thay vì thấu kính thủy tinh. Kính cần chân không để hoạt động, vì vậy toàn bộ hệ thống được đặt trong buồng chân không cao. Kính hiển vi điện tử còn được gọi là kính hiển vi kỹ thuật số vì nó sử dụng khoa học kỹ thuật số để quan sát các mẫu vật rõ ràng hơn. Vì bước sóng của các điện tử ngắn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy nên người ta sử dụng kính hiển vi điện tử. Việc sử dụng sóng điện tử thay cho sóng ánh sáng làm cho độ phân giải của kính hiển vi điện tử cao hơn nhiều so với kính hiển vi quang học.

Ứng dụng của kính hiển vi điện tử

Ứng dụng của kính hiển vi điện tử
Ứng dụng của kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử có rất nhiều công dụng thiết thực. Khả năng xem cấu trúc vi mô của một mẫu ở độ phân giải cao hơn so với kính hiển vi quang học cho phép nó đóng một vai trò khác trong nghiên cứu khoa học và các ứng dụng công nghiệp. Các ứng dụng chính bao gồm: 

Nghiên cứu khoa học 

Kính hiển vi điện tử được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu, trường đại học và các ngành công nghiệp khác, cũng như các trung tâm công nghệ nano. Ở những cơ sở này, bạn có thể nghiên cứu rất kỹ cấu trúc của mẫu để hiểu được chức năng của nó. Các kết quả của Trung tâm Nghiên cứu có thể được phát triển và sử dụng bởi các tổ chức khác như các công ty công nghiệp. 

Ví dụ, kính hiển vi điện tử có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu để phân tích các hạt hoặc mô tả đặc tính của vật liệu để hiểu chức năng của chúng trong hệ thống đang nghiên cứu. 

Trong khoa học đời sống, kính hiển vi điện tử có thể được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính phân tử và cơ chế gây bệnh, quan sát cấu trúc ba chiều của các mô hoặc tế bào sinh học, xác định cấu trúc của protein và quan sát virus trong môi trường sinh học. 

Trong các ngành công nghiệp

Kính hiển vi điện tử được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp để giúp phát triển sản phẩm mới và toàn bộ quy trình sản xuất. Kính hiển vi điện tử cũng có thể được sử dụng để phân tích lỗi công nghiệp và kiểm soát quá trình trong các ngành công nghiệp khác nhau. 

Ví dụ, ngành công nghiệp điện tử sử dụng kính hiển vi điện tử để chụp ảnh có độ phân giải cao trong thiết kế và sản xuất chất bán dẫn và các thiết bị điện tử khác. 

Nguyên cứu tài nguyên thiên nhiên

Kính hiển vi điện tử được sử dụng để mô tả đặc điểm và phân tích các vật liệu hữu cơ, đặc biệt là thông tin có giá trị cho các công ty khai thác. Kính hiển vi có thể nhanh chóng cung cấp thông tin tự động, khách quan và định lượng về môi trường. 

Các công ty dầu khí cũng có thể sử dụng phương pháp này để khảo sát khu vực và thu thập thông tin về khu vực. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro liên quan đến thăm dò và sản xuất dầu khí. 

Y học pháp y 

Một ứng dụng khác của kính hiển vi là khoa học pháp y, liên quan đến việc phân tích cho các mục đích hình sự và pháp lý để thu được bằng chứng. Ví dụ, sử dụng kính hiển vi điện tử, có thể phân tích các phần sắc nét của mẫu quan sát được, chẳng hạn như tàn tích của súng hoặc sợi của quần áo, máu hoặc các mẫu vật liệu sinh học khác.

Cách Sử Dụng Kính Hiển Vi Điện Tử

Cách sử dụng kính hiển vi điện tử
Cách sử dụng kính hiển vi điện tử
    • Đặt lam kính lên bàn tiêu bản, dùng kẹp kẹp lam kính, nhỏ 1 giọt dầu nhờn vào lam kính rồi nhúng lam kính, úp vào vật kính x100. 
    • Chọn thấu kính: Chọn thấu kính phù hợp theo mẫu vật và mục đích quan sát. 
    • Điều chỉnh ánh sáng.
    • Cài đặt bộ ngưng tụ: Vật kính x10 từ tụ điện dưới đến khẩu độ, từ vật kính x40 đến tiêu cự giữa và từ vật kính x100. 
    • Điều chỉnh kích thước màn hình theo ống kính. 
    • Hạ vật kính vào mẫu (chế độ xem mẫu). 
    • Trong khi nhìn vào thị kính, hãy vặn vít macro để nâng ống kính lên cho đến khi hình ảnh vi trường mờ xuất hiện. 
    • Điều chỉnh vít mức vi mô để có hình ảnh rõ nét.

Những điều cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản kính hiển vi điện tử

Những điều cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản kính hiển vi điện tử
Những điều cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản kính hiển vi điện tử
    • Kính phải được cố định ở một vị trí cố định và hạn chế di chuyển: Kính hiển vi có số lượng lớn các bộ phận kính quang học, vì vậy bạn cần phải giữ kính ở một vị trí cố định, không di chuyển quá nhiều, vì khi phải di chuyển, bạn phải giữ kính ở vị trí cố định để giữ. 
    • Chỉ bật đèn khi cần thiết. 
    • Kính hiển vi quang học hiện đại chủ yếu sử dụng bóng đèn thay vì gương để tạo ra ánh sáng. Những bóng đèn này có tuổi thọ nhất định, vì vậy bạn chỉ có thể bật đèn khi nhìn qua kính hiển vi, và tắt đèn khi bạn không nhìn để duy trì tuổi thọ của bóng đèn. 
    • Rửa và lau khô tay trước khi sử dụng để tránh bụi bẩn xâm nhập vào kính hiển vi. 
    • Không để dung dịch trên kính trượt dính vào đầu của vật kính. Khi quét bằng ống kính 40, có thể có dung dịch trên phiến kính. Khoảng cách từ đầu thấu kính đến ống kính là rất nhỏ. Do đó, dung dịch dễ dàng dính vào đầu vật kính. Do đó, khi thấy nó còn mới, các bạn nhớ phủ dung dịch lên lam kính để tránh làm hỏng đầu ống kính. 
    • Sử dụng chất bôi trơn chất lượng cao.
    • Sau khi sử dụng hàng ngày, hãy lau dầu trên thấu kính có dầu bằng khăn mềm nhúng xylene hoặc cồn, và lau bằng vải sạch không có xơ cũng như các thấu kính và thị kính khác bằng vải mỏng. 
    • Không bao giờ sử dụng vải dầu trên vật kính để lau thị kính. Không sử dụng cồn để làm sạch bề mặt đã sơn của kính hiển vi. Cẩn thận không để lại lỗ trên ống kính, sử dụng nắp đậy phù hợp. Hoặc dán một đoạn băng vào lỗ 
    • Trước khi đưa kính hiển vi ra xa, phải đưa vật kính nhỏ đến vị trí quan sát. Nếu bạn rất cẩn thận hãy hạ thấp tụ điện, nếu bình ngưng bị bẩn, hãy làm sạch bằng giấy. 
    • Bụi bẩn ở khu vực xung quanh là nguyên nhân chính gây hư hỏng vật kính, thị kính hoặc thấu kính. Vì vậy, sau khi đeo kính, bạn hãy dùng vải hoặc nilon che mắt lại để tránh bụi. 
    • Đặt kính hiển vi trong phòng điều hòa nhiệt độ hoặc phòng có trang bị chất hút ẩm để bảo vệ thấu kính và hệ thống lăng kính khỏi nấm mốc vào mùa nóng ẩm. Nếu không có nguồn điện, hộp kính hiển vi có thể được đặt cách ga, bộ làm mát dầu, hoặc máy điều hòa không khí khoảng 12 inch để làm khô hoàn toàn vỏ kính hiển vi và bảo vệ thấu kính khỏi nấm mốc. 
    • .Việc bảo dưỡng kính hiển vi thường xuyên là điều cần thiết để phát hiện lỗi và sửa chữa nhanh chóng, từ đó đảm bảo hiệu quả cao nhất và tuổi thọ lâu dài của máy.

Địa chỉ mua kính hiển vi điện tử chất lượng tại Tp Hồ Chí Minh

Ngày nay, việc lựa chọn một đơn vị chuyên cung cấp kính hiển vi chất lượng cao và các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm tổng hợp luôn là mối quan tâm của người tiêu dùng, bởi khó có thể so sánh chất lượng, dịch vụ và giá cả giữa các nhà cung cấp. 

Trung Sơn hiện đang cung cấp tất cả các loại kính hiển vi hiện có trên thị trường, đặc biệt là kính hiển vi điện tử. Các sản phẩm kính hiển vi điện tử của chúng tôi luôn đảm bảo về chất lượng, uy tín và giá cả. Cả hai đều rất phù hợp. Nếu bạn có nhu cầu mua sản phẩm này, thì bạn nên chọn công ty chúng tôi. Ngoài những ưu điểm kể trên, công ty còn có chính sách giao hàng và hỗ trợ chu đáo, bạn sẽ thích và hài lòng lắm.

Bạn có thể liên hệ với Trung Sơn theo thông tin sau:

    • Địa chỉ: 403 Nguyễn Thái Bình, P. 12, Q. Tân Bình, Tp.HCM
    • Điện thoại: (028) 3811 9991 – Fax: (028) 3811 9993
    • Email: info@tschem.com.vn
    • Website: https://tschem.com.vn.