הבסיס של המיקרוסקופ הביולוגי לייקה

הבסיס של המיקרוסקופ הביולוגי לייקה

על מנת לפתח מכשירים בעלי כוח רזולוציה גבוה יותר, צוות המחקר המדעי של Leica Microscope חייב לחפש חומר הארה קצר יותר באורך גל של 6t ו"עדשה" שיכולה למקד ולשלוט בו. מיקרוסקופ אלקטרוני המבוסס על העיקרון של אופטיקה אלקטרונית הוא מכשיר כזה. מה שנקרא אופטיקה אלקטרונים מתייחסת לדיסציפלינה החוקרת ומנצלת את חוקי ההסטה, המיקוד וההדמיה של זרימת אלקטרונים. הוא מבוסס על שלושת הממצאים הבאים;

(אחד). י. י. תומסון (1872) הוכיח את קיומם של אלקטרונים;

(שתיים). ל. התולדה של דברוגלי (1923) לדואליות גל החלקיקים של החומר'

(3). H.Busch (1926) גילה את השפעת העדשה של שדות חשמליים ומגנטיים מפוזרים בצורה צירית על חלקיקים טעונים.

ראשית, בואו נדון בחומר ההארה בזרימת המיקרוסקופ-אלקטרון הביולוגי של לייקה. לפי הפריטים לעיל (1) ו-(2), אנו יכולים להתייחס לזרימת האלקטרונים הנעים כגל אלקטרוני, המתקדם לעבר כיוון תנועת האלקטרונים במהירות קבועה ומשתנה בסינוסואיד עם הזמן. בשנת 1927, D9v אישר את התנודתיות של אלקטרונים בצורה ברורה יותר מאשר תופעת עקיפות האלקטרונים שהתגלו על ידי און וג'רמר, ולאחר מכן מדד ואימת את הנוסחה היחסית. על מנת לחשב את אורך גל האלקטרונים, אנו מניחים שהמסה היא M והמטען הוא (אחד') לאלקטרונים מהירות אפס. כאשר הוא עובר דרך אזור שבו הפוטנציאל משתנה מ-o ל-Yo, המהירות הופכת ל-?. לכן, התנע והאנרגיה הקינטית x של אלקטרונים הם בהתאמה: לבסוף, ניתן לקבל את הביטוי של אורך גל האלקטרונים: יש לציין כי עבור אלקטרונים הנעים במהירות גבוהה, המסה שלהם תגדל עם עליית המהירות. לדוגמה, כאשר מתח האצה yo=lookV, מאפיין המסה האלקטרונית משתנה ב-5 אחוזים. מסיבה זו יש לשקול את התיקון הרלטיביסטי של מסת האלקטרונים. הנוסחה המתוקנת היא: בנוסחה, יחידת אורך גל האלקטרון A היא M, והיחידה של מתח התיקון הרלטיביסטי vL מוחזקת). הדוגמה הבאה מציגה את הקשר בין אורך גל אלקטרונים למתח מואץ

חלק הכרחי נוסף במיקרוסקופ הביולוגי של לייקה הוא העדשה שיכולה למקד את קרן האלקטרונים - עדשת האלקטרונים. על מנת להמחיש בצורה איכותית את עקרון הפעולה שלו, ניתן להשתמש בדוגמה פשוטה, כלומר, גליל חלול ארוך העשוי מסליל סליל, המכונה גם סולנואיד ארוך. כאשר מועבר זרם דרך סליל כזה, נוצר שדה מגנטי כמעט אחיד ליד הציר המרכזי שלו. על פי כלל היד, השדה המגנטי הזה הוא לאורך כיוון השאיבה (Z). כאשר האלקטרונים הנעים במהירות גבוהה (-') נכנסים לאזור שדה זה, הם יושפעו מכוח הקרנטן (הרע) של השדה המגנטי. הוא פרופורציונלי לערך המכפלה הצולבת של מהירות האלקטרונים ועוצמת השדה המגנטי, כלומר, עשרת אלפים=אחד Mx עשרת אלפים. המהירות ההתחלתית של אלקטרונים הנכנסים לאזור השדה המגנטי; ניתן לחלק אותו לשני חלקים כדי לדון במדינה=מושב 1. המהירות המקבילה לכיוון השדה המגנטי היא 5z, והכוח שלו עם השדה המגנטי הוא אפס, ולכן מהירות האלקטרונים לאורך הכיוון הצירי לא תשתנה. כוח השדה המגנטי על רכיב המהירות 5L בניצב לכיוון השדה המגנטי אינו מאונך רק לכיוון רכיב המהירות, אלא גם מאונך לכיוון השדה המגנטי, ולכן מדובר בכוח צנטריפטלי אחיד. ההשפעה הסופית היא שהאלקטרונים נעים בתנועה מעגלית אחידה סביב הציר המרכזי תוך כדי התקדמות לאורך הקשיחות, ומסלולם המרחבי הוא קו סליל.

מיקרוסקופ Leica יכול להוכיח כי אלקטרונים בעלי מהירויות התחלתיות שונות הנפלטים מאותה נקודת אובייקט (מוצר) יתכנסו לאותה נקודת תמונה (Pf) לאחר מרחק מסוים. זהו אב הטיפוס של העדשה המגנטית. יש להדגיש כי לעדשת המגע יש תפקיד של סיבוב והתכנסות (הדמיה) של האלקטרונים הנעים במהירות גבוהה. מסלולי אלקטרונים בשדה מגנטי אחיד.

עדשות אלקטרונים במיקרוסקופים ביולוגיים של לייקה יכולות להיות אלקטרוסטטיות או (אלקטרו)מגנטיות. זוהי עדשה אלקטרוסטטית המורכבת ממספר אלקטרודות, שיש לה דרישות גבוהות למיגון ומערכות ואקום. כיום משתמשים בעיקר בעדשות (אלקטרו)מגנטיות. רק העיצוב והמבנה של העדשה יכולים להיות שונים בהתאם לדרישות שונות במיקומים שונים.