Microscope atomique Similitudes et dissemblances du principe d'imagerie par microscope optique
Basé sur le concept de l'optique électronique, un microscope électronique est un appareil qui visualise les détails complexes des substances à des grossissements extrêmement élevés en utilisant des faisceaux d'électrons et des lentilles électroniques par opposition aux faisceaux lumineux et aux lentilles optiques.
La distance la plus courte qu'un microscope électronique peut franchir entre deux taches voisines est utilisée pour décrire son pouvoir de résolution. La résolution des microscopes électroniques à transmission dans les années 1970 était d'environ 0,3 nanomètres (le pouvoir de résolution de l'œil humain est d'environ 0,1 millimètre). Maintenant que le grossissement maximal du microscope électronique dépasse 3 millions de fois, par rapport au grossissement maximal du microscope optique d'environ 2000 fois seulement, il est possible d'observer directement les atomes de certains métaux lourds et les réseaux atomiques ordonnés dans les cristaux à l'aide du microscope électronique.
Lorsque les scientifiques allemands Knorr-Bremse et Ruska ont modifié un oscilloscope haute tension avec une source d'électrons à décharge à cathode froide et trois lentilles électroniques en 1931, ils ont pu obtenir une image agrandie plus de dix fois, confirmant la viabilité de l'imagerie agrandie. à l'aide d'un microscope électronique. Après les progrès de Ruska, le pouvoir de résolution du microscope électronique atteint 50 nanomètres en 1932, soit près de 10 fois celui du microscope optique de l'époque. En conséquence, les gens ont commencé à accorder plus d'attention au microscope électronique.
Afin de corriger l'asymétrie de rotation de la lentille électronique, Hill aux États-Unis a utilisé un astigmatiseur dans les 1940s. Cette innovation a fait progresser le pouvoir de résolution du microscope électronique et a finalement atteint le niveau d'aujourd'hui. Un microscope électronique à transmission avec une résolution de 3 nanomètres a été créé avec succès en Chine en 1958, et un grand microscope électronique avec une résolution de 0,3 nanomètre y a été produit en 1979.
Bien que le pouvoir de résolution du microscope électronique soit bien supérieur à celui du microscope optique, il est difficile d'observer les êtres vivants car le microscope électronique doit fonctionner dans le vide et l'irradiation du faisceau d'électrons causera des dommages aux échantillons biologiques. Il faut également approfondir les recherches sur la manière d'améliorer, entre autres, la luminosité du canon à électrons et le calibre de la lentille à électrons.
Une mesure essentielle de la microscopie électronique est le pouvoir de résolution, qui dépend de l'angle du cône incident et de la longueur d'onde du faisceau d'électrons lorsqu'il traverse le matériau. Alors que la longueur d'onde des faisceaux d'électrons est corrélée à la tension d'accélération, la longueur d'onde de la lumière visible varie de 300 à 700 nanomètres. La longueur d'onde du faisceau d'électrons est d'environ 0,0053 à 0,0037 nanomètre lorsque la tension d'accélération est de 50 à 100 kV. Même si l'angle de cône du faisceau d'électrons n'est que de 1% de celui du microscope optique, le pouvoir de résolution du microscope électronique est toujours nettement supérieur à celui du microscope optique car la longueur d'onde du faisceau d'électrons est beaucoup plus courte que la longueur d'onde de la lumière visible.
