أنواع المجهر الإلكتروني
المجهر الإلكتروني يُعد من التقنيات المتقدمة المستخدمة للحصول على صور دقيقة للغاية للعينات البيولوجية وغير البيولوجية. يتوفر العديد من الأنواع من المجهر الإلكتروني، والتي سنتناولها فيما يلي:
المجهر الإلكتروني النافذ
المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) هو جهاز يستخدم شعاعاً إلكترونياً عالي الجهد يتم إنتاجه من مصدر إشعاعي إلكتروني. يتم توجيه هذا الشعاع نحو العينة المراد فحصها، مما يسهم في تكوين صورة مكبرة واضحة للعينة، والتي يمكن مشاهدتها من خلال العدسة الموضوعية للمجهر.
يعتبر المجهر الإلكتروني النافذ من أكثر الأنواع شيوعًا في الوقت الحالي، وقد قام بتطويره العالم إرنست روسكا بالتعاون مع زميله ماكس كنول في عام 1931. يتميز هذا النوع من المجاهر بكونه الأقرب إلى المجهر الضوئي التقليدي.
استخدامات المجهر الإلكتروني النافذ
يستخدم المجهر الإلكتروني النافذ في مجالات متعددة مثل الطب، البيولوجيا، المواد، تحليل الطب الشرعي، علم الأحجار والمعادن، تكنولوجيا النانو، والتعليم. إليكم بعض الاستخدامات:
- تصوير الهياكل الداخلية للخلايا.
- تصوير هياكل جزيئات البروتين.
- استكشاف تنظيم الجزيئات في الفيروسات وهياكل الخلايا.
- تحليل ترتيب جزيئات البروتين في الأغشية الخلوية.
- إنتاج وتصنيع أشباه الموصلات ورقائق الكمبيوتر.
- تحديد العيوب والكسور في الأجسام صغيرة الحجم.
إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني النافذ
يتميز المجهر الإلكتروني النافذ بقدرته على إنتاج صور ثنائية الأبعاد بالأبيض والأسود بدقة عالية تصل إلى 2 مليون مرة تكبير. كما أنه سهل الاستخدام ويتطلب فترة زمنية قصيرة للتدريب. ومع ذلك، يتضمن بعض السلبيات، مثل:
- يتطلب عيّنات رقيقة للغاية بسمك لا يتجاوز 100 نانومتر، مما يحتاج استخدام جهاز خاص لقطع الشرائح الدقيقة.
- تحتاج العيّنات إلى تثبيت كيميائي للحفاظ على الهيكل الخلوي.
- يجب أن تكون العيّنات جافة تماماً من السوائل.
- يتسم بالحجم الكبير وارتفاع التكلفة.
المجهر الإلكتروني الماسح
المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يعمل على إنتاج صور مكبرة عبر تقنية المسح النقطي. تقوم هذه التقنية بتوجيه حزمة إلكترونية مركزة على المنطقة المستهدفة من العينة، مما يؤدي إلى تحويل أجزاء من الطاقة وتوفير تفاصيل دقيقة عن العينة. تم تطوير هذا النوع من المجاهر في خمسينيات القرن الماضي على يد البروفيسور تشارلز أوتليف بمساعدة فريق من طلابه.
استخدامات المجهر الإلكتروني الماسح
تمتد استخدامات المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أكبر مقارنةً بالمجهر النافذ. إليكم أهم تلك الاستخدامات:
- علم المواد الكيميائية، الفضائية، والإلكترونية.
- تحسين وتطوير الأسلاك النانوية المستخدمة في أجهزة استشعار الغاز.
- مراقبة جودة أشباه الموصلات.
- تصنيع الرقائق الدقيقة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية.
- دراسات في العلوم البيولوجية، مثل الفيروسات والبكتيريا وأنسجة الحيوانات.
- تدخل في الأبحاث الجنائية.
- الدراسات الجيولوجية.
- يساهم في المجال الطبي عبر دراسة الأمراض واختبار اللقاحات.
- كشف العيوب والكسور السطحية.
إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني الماسح
يتميز المجهر الإلكتروني الماسح بإمكانية إنتاج صور ثلاثية الأبعاد وقادر على تصوير عينات ذات حجم كبير تصل إلى عدة سنتيمترات، حتى مع بقاء العينات رطبة. ومع ذلك، فإنه يتضمن بعض العيوب، مثل:
- تتميز تكاليفه بالارتفاع، بالإضافة إلى وزنه الكبير.
- يحتاج إعداد العيّنات إلى مهارات خاصة.
- يجب استخدام المجهر في بيئة خالية من التداخلات الكهربائية أو المغناطيسية أو الاهتزازات.
- على الرغم من جودة الصور التي ينتجها، إلا أنها أقل دقة مقارنة بمشاهدات المجهر النافذ.
أجزاء المجهر الإلكتروني
يتكون المجهر الإلكتروني من عدة أجزاء رئيسية، حيث يؤدي كل منها وظيفة معينة. هذه الأجزاء هي:
- بندقية إلكترونية
تعرف بأنها أداة تطلق خيوط من مادة التنغستن الساخنة، التي تعمل على توليد الإلكترونات.
- العدسات الكهرومغناطيسية
يحتوي المجهر الإلكتروني على مجموعة من العدسات الكهرومغناطيسية التي تساهم في تكبير صورة العينة، كل واحدة منها لها وظيفة محددة:
- عدسة المكثف التي تركز شعاع الإلكترونات على العينة.
- العدسة الموضوعية التي تحتوي على ملفات مغناطيسية تعمل على تشكيل الصورة المكبرة.
- العدسات البصرية التي تشكل الصورة النهائية المعززة.
تعتبر غشاء رقيق جداً مصنوع من مادة الكربون أو الكولوديون، حيث يكون مثبتاً بواسطة شبكة معدنية.
- نظام عرض وتسجيل الصور
بعد الحصول على الصورة المكبرة النهائية، يتم عرضها عبر نظام عرض يتكون من شاشة فلورية، مرفقة بكاميرا لتسجيل الصورة.
