Pohľady na predmety a ich detaily

1. Svetelná, elektrónová mikroskopia doc. RNDr. Jaroslav Briančin, CSc.Ústav geotechniky SAV, Košice

2. Pohľady na predmety a ich detaily • do 100 násobného zväčšenia - MAKROPOHĽAD • zväčšenia nad 100x - MIKROPOHĽAD Makropohľad je realizovateľný akoukoľvek technikou, teda svetelnou ale aj elektrónovou mikroskopiou.

3. Princíp zobrazenia okolitého sveta v ľudskom oku bez pomocnej lupy s lupou

4. Fyzikálna podstataZákladná vlastnosť ľudského oka Rozlišovacia schopnosť (medza rozlíšenia) Najmenšia vzdialenosť dvoch bodov, ktoré je možné okom pozorovať ako oddelené. K pozorovaniu predmetov alebo ich detailov so značne menšími rozmermi než je rozlišovacia schopnosť oka je potrebné použiť optické zariadenia.

5. Rozsah použiteľnosti rôznych optických zariadení

6. Pre najmenšiu vzdialenosť d medzi dvoma opticky pozorovanými bodmi predmetu, pri ktorej ich vníma oko oddelene, platí Abbeho vzťah: λje vlnová dĺžka svetla vysielaného predmetom, nje index lomu prostredia medzi predmetom a objektívom zariadenia, αje apertúrny uhol

7. Svetelná mikroskopia – mikroskopia v oblasti viditeľného spektra

8. Pre svetelnú mikroskopiu platí: • Maximálne dosiahnuteľné zväčšenie pre n = 1 je 1000 až 1500 x, • Použitím imerzného prostredia (priehľadnej kvapaliny s vyšším indexom lomu) je možné dosiahnuť zväčšenie 2000 až 3000 x • Hraničná hodnota rozlišovacej schopnosti svetelného mikroskopu je okolo 0,2 μm Hĺbka ostrosti svetelných optických zariadení je veľmi nízka

9. Pomôcky a zariadenia svetelnej makro a mikroskopie Lupy maximálne zväčšenia cca 5x

10. Svetelné mikroskopy Z histórie

11. Monokulárne lupy a mikroskopy

12. Binokulárne mikroskopy

13. Svetelné mikroskopy s prechádzajúcim a odrazeným svetlom A B A - prechádzajúce svetlo, B - odrazené svetlo (rudný, resp. metalografický)

14. Zákon odrazu svetla Využívaný v rudných, resp. metalografických svetelných mikroskopoch

15. Posúdenie hĺbky ostrostisvetelných mikroskopov

16. Z dôvodu malej hĺbky ostrosti dobre využitie svetelnej mikroskopie si vyžaduje rovinné vzorky – výbrusy a nábrusy

18. Porovnanie princípov svetelnej a elektrónovej mikroskopie SM a TEM zobrazujú všetky body naraz.V REM sa jednotlivé body zobrazujú časovo po sebe a skladajú svoj obraz.

19. Svetelný lúč – zväzok fotónov využívaný v SM je v elektrónovej mikroskopii nahradený prúdom zväzku elektrónov – primárny zväzok elektrónov. Zväzok fotónov je produkovaný zdrojom viditeľného svetla (žiarovka, odrazené denné svetlo). Zväzok elektrónov je v elektrónových mikroskopoch produkovaný emisiou elektrónov v elektrónových tryskách – katóda elektrónového mikroskopu. Emisia elektrónov vzniká prechodom elektrického prúdu wolframovým vláknom tvaru V – teplá katóda.

22. Vlnové a korpuskulárne vlastnosti elektrónu umožnili využitím elektrónovej optiky (elektromagnetické cievky) konštrukciu elektrónových mikroskopov. Prúd elektrónov – elektrónový zväzok je nositeľom magnetického poľa. Prechodom zväzku osou toroidnej cievky je možné riadiť optickú mohutnosť zväzku.

23. Pre intenzitu magnetického poľa H vo vnútri toroidu platí: I – prúd cievky n – počet závitov cievky ls – stredný obvod cievky Teda zmenou prúdu v cievke je možné meniť mohutnosť elektrónovej optiky – objektív, kondenzor, projektív.

24. Pre elektrónový zväzok platia zákony relativistickej fyziky Dĺžka vlny elektrónu závisí od jeho rýchlosti podľa vzťahu: h - Planckova konštanta, m - hmotnosť elektrónu, v - rýchlosť elektrónu

25. Zväčšovaním rýchlosti elektrónu je možné získať veľmi krátku vlnu, • Rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu podľa Abbeho vzťahu bude omnoho vyššia než pri použití viditeľného svetla, • V elektrónovom mikroskope si elektrónové lúče vyžadujú kvalitné vákuum, v ktorom môžu získať potrebnú vysokú kinetickú energiu pod vplyvom pôsobenia urýchľovacieho napätia U (rádovo v desiatkach kV).

26. Pre rýchlosť častice – elektrónu, nositeľa záporného elektrického náboja e- platí: U– urýchľovacie napätie

27. Vlnová dĺžka prúdu elektrónov v elektrónovom mikroskope sa po dosadení numerických hodnôt konštánt rovná: Vlnová dĺžka viditeľného svetla je v rozmedzí približne od 400 do 800 nm, vlnová dĺžka elektrónového lúča dostatočne urýchleného je rádovo iba tisícina nm. Obrovský rozdiel vo vlnovej dĺžke EM oproti SM je základom vyšších výkonov a oveľa lepšej jeho rozlišovacej schopnosti. Tá je limitovaná rozmerom apertúrnej stopy.

28. Elektrónový mikroskop popri vysokej rozlišovacej schopnosti má dostatočnú hĺbku ostrosti definovanú ako maximálnu vzdialenosť dvoch rovnobežných rovín preparátu, ktoré sú ostro zobrazené, hoci nie sú rovnako vzdialené od objektívu.

29. TEM-y

30. Sieťky pre TEMØ 3 mm

31. Snímky TEM – fóliová technika

32. Snímky TEM – replikačná technika

33. Snímky TEM – častice na uhlíkovej blane

34. Elektrónová difrakcia monokryštál – bodové reflexie polykryštál – sústredné kružnice

35. Princíp REM