Mikroskop Elektron: Aplikasi & Faedah Kesihatan

Mikroskop elektron mewakili variasi ketara mikroskop klasik. Dengan bantuan elektron, ia dapat menggambarkan permukaan atau bahagian dalam objek.

Apakah mikroskop elektron?

Mikroskop elektron mewakili variasi ketara mikroskop klasik. Pada masa sebelumnya, mikroskop elektron juga dikenal sebagai supermikroskop. Ia berfungsi sebagai instrumen saintifik di mana objek dapat diperbesar secara bergambar dengan penerapan sinar elektronik, yang memungkinkan untuk melakukan pemeriksaan yang lebih teliti. Resolusi yang jauh lebih tinggi dapat dicapai dengan mikroskop elektron daripada dengan mikroskop cahaya. Mikroskop cahaya dapat mencapai pembesaran dua ribu kali dalam kes terbaik. Namun, jika jarak antara dua titik kurang dari separuh panjang gelombang cahaya, mata manusia tidak lagi dapat membezakannya secara berasingan. Mikroskop elektron, sebaliknya, mencapai pembesaran 1: 1,000,000. Ini dapat dikaitkan dengan fakta bahawa gelombang mikroskop elektron jauh lebih pendek daripada gelombang cahaya. Untuk menghilangkan udara yang mengganggu molekul, pancaran elektron difokuskan pada objek dalam keadaan hampa oleh medan elektrik yang besar. Mikroskop elektron pertama dikembangkan pada tahun 1931 oleh jurutera elektrik Jerman Ernst Ruska (1906-1988) dan Max Knoll (1897-1969). Namun, pada mulanya, jeriji logam kecil daripada objek telus elektron berfungsi sebagai gambar. Ernst Ruska juga membina mikroskop elektron pertama yang digunakan untuk tujuan komersial pada tahun 1938. Pada tahun 1986, Ruska menerima Hadiah Nobel dalam Fizik untuk supermikroskopnya. Selama bertahun-tahun, mikroskop elektron secara berterusan mengalami reka bentuk baru dan peningkatan teknikal, sehingga pada masa sekarang mustahil untuk membayangkan sains tanpa mikroskop elektron.

Bentuk, jenis dan jenis

Jenis asas utama mikroskop elektron termasuk mikroskop elektron imbasan (SEM) dan mikroskop elektron penghantaran (TEM). Mikroskop elektron imbasan mengimbas sinar elektron nipis melintasi objek pepejal. Elektron atau isyarat lain yang muncul kembali dari objek atau tersebar kembali dapat dikesan secara serentak. Arus yang dikesan menentukan nilai intensiti piksel yang dipindai oleh pancaran elektron. Sebagai peraturan, data yang ditentukan dapat ditampilkan pada layar yang terhubung. Dengan cara ini, pengguna dapat mengikuti penumpukan gambar dalam masa nyata. Semasa mengimbas dengan pancaran elektronik, mikroskop elektron terhad pada permukaan objek. Untuk visualisasi, instrumen mengarahkan gambar ke skrin pendarfluor. Selepas fotografi, gambar dapat diperbesar hingga 1: 200,000. Semasa menggunakan mikroskop elektron transmisi, yang berasal dari Ernst Ruska, objek yang akan diperiksa, yang mesti mempunyai ketipisan yang sesuai, disinari oleh elektron. Ketebalan objek yang sesuai bervariasi dari beberapa nanometer hingga beberapa mikrometer, yang bergantung pada bilangan atom atom bahan objek, resolusi yang diinginkan, dan tahap voltan pecutan. Semakin rendah voltan pecutan dan semakin tinggi nombor atomnya, semakin nipis objek itu. Imej mikroskop elektron penghantaran dibentuk oleh elektron yang diserap. Subtipe mikroskop elektron lain termasuk mikroskop kroelektron (KEM), yang digunakan untuk mengkaji struktur protein kompleks, dan mikroskop elektron voltan tinggi, yang mempunyai margin pecutan yang sangat tinggi. Ia digunakan untuk menggambarkan objek yang luas.

Struktur dan cara operasi

Struktur mikroskop elektron nampaknya tidak banyak persamaan dengan mikroskop cahaya di bahagian dalam. Walaupun begitu, terdapat persamaan. Contohnya, pistol elektron terletak di bahagian atas. Dalam kes yang paling mudah, ini boleh menjadi wayar tungsten. Ini dipanaskan dan memancarkan elektron. Rasuk elektron difokuskan oleh elektromagnet, yang mempunyai bentuk seperti cincin. Elektromagnet serupa dengan lensa dalam mikroskop cahaya. Pancaran elektron halus kini dapat melepaskan elektron daripada sampel secara bebas. Elektron kemudian dikumpulkan lagi oleh pengesan, dari mana imej dapat dihasilkan. Sekiranya pancaran elektron tidak bergerak, hanya satu titik yang dapat digambarkan. Walau bagaimanapun, jika pengimbasan permukaan berlaku, perubahan akan berlaku. Rasuk elektron dipesongkan oleh elektromagnet dan dipandu garis demi baris di atas objek yang akan diperiksa. Pengimbasan ini membolehkan gambar objek yang diperbesar dan beresolusi tinggi. Sekiranya pemeriksa ingin mendekati objek itu, dia hanya perlu mengurangkan kawasan dari mana balok elektron diimbas. Semakin kecil kawasan pengimbasan, semakin besar objek yang dipaparkan. Mikroskop elektron pertama yang dibina membesarkan objek yang diperiksa 400 kali. Pada zaman moden, instrumen dapat memperbesar objek walaupun 500,000 kali.

Faedah perubatan dan kesihatan

Untuk perubatan dan cabang saintifik seperti biologi, mikroskop elektron adalah salah satu penemuan yang paling penting. Oleh itu, keputusan peperiksaan yang hebat dapat diperoleh dengan instrumen tersebut. Terutama penting untuk perubatan adalah kenyataan bahawa virus sekarang juga dapat diperiksa dengan mikroskop elektron. Virus, misalnya, berkali-kali lebih kecil daripada bakteria, sehingga tidak dapat digambarkan secara terperinci oleh mikroskop cahaya. Bahagian sel tidak dapat difahami secara terperinci dengan mikroskop cahaya. Walau bagaimanapun, ini berubah dengan mikroskop elektron. Pada masa kini, penyakit berbahaya seperti AIDS (HIV) atau rabies dapat disiasat dengan lebih baik dengan mikroskop elektronik. Walau bagaimanapun, mikroskop elektron juga mempunyai beberapa kekurangan. Contohnya, objek yang diperiksa boleh terpengaruh oleh pancaran elektron kerana pemanasan atau kerana elektron yang mempercepat bertembung dengan atom yang lengkap. Di samping itu, kos pemerolehan dan penyelenggaraan mikroskop elektron sangat tinggi. Atas sebab ini, instrumen tersebut digunakan terutamanya oleh institusi penyelidikan atau penyedia perkhidmatan swasta.