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走査透過電子顕微鏡は1950年代に開発されました。透過型電子顕微鏡は、光の代わりに、集束電子ビームを使用し、サンプルを通過して画像を形成します。透過型電子顕微鏡の光学顕微鏡に対する利点は、はるかに大きな倍率を生成し、光学顕微鏡ではできない詳細を表示できることです。
顕微鏡の仕組み
透過型電子顕微鏡は光学顕微鏡と同様に機能しますが、光や光子の代わりに電子ビームを使用します。電子銃は電子源であり、光学顕微鏡の光源のように機能します。負に帯電した電子は、正の電荷を持つ環状デバイスである陽極に引き付けられます。磁気レンズは、顕微鏡内の真空を通過する電子の流れを集束します。これらの集束電子はステージ上の試料に衝突し、試料から跳ね返り、その過程でX線を生成します。跳ね返された、または散乱された電子とX線は、科学者が標本を見るテレビ画面に画像を送る信号に変換されます。
透過型電子顕微鏡の利点
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡の両方で、薄切りのサンプルを使用しています。透過型電子顕微鏡の利点は、光学顕微鏡よりもはるかに高い倍率で標本を拡大できることです。 10,000倍以上の拡大が可能であるため、科学者は非常に小さな構造を見ることができます。生物学者にとっては、ミトコンドリアや細胞小器官などの細胞の内部構造がはっきりと見えます。
透過型電子顕微鏡は、試料の結晶構造の優れた分解能を提供し、サンプル内の原子の配置を示すこともできます。
透過型電子顕微鏡の限界
透過型電子顕微鏡では、試料を真空チャンバー内に配置する必要があります。この要件のため、原生動物などの生きた標本を顕微鏡で観察することはできません。一部のデリケートなサンプルも電子ビームによって損傷する可能性があり、それらを保護するために最初に化学物質で染色またはコーティングする必要があります。ただし、この処理によって標本が破壊される場合があります。
ちょっとした歴史
通常の顕微鏡では、焦点を合わせた光を使用して画像を拡大しますが、約1,000倍の物理的制限が組み込まれています。 1930年代にこの限界に達しましたが、科学者たちは細胞の内部構造や他の微視的構造を調査できるように、顕微鏡の拡大倍率を上げたいと考えていました。
1931年、マックスノールとエルンストルスカは最初の透過型電子顕微鏡を開発しました。顕微鏡に必要な電子機器は複雑であるため、最初の市販の透過型電子顕微鏡が科学者に利用可能になったのは1960年代半ばになってからです。
エルンスト・ルスカは、電子顕微鏡および電子顕微鏡の開発に関する彼の業績により、1986年のノーベル物理学賞を受賞しました。