Мавзу Электрон микроскоп

Мавзу 5. Электрон микроскоп.

Асримизнинг 20-йилларида микроскопияда электронлар манфий зарядланган заррачалар оқимидан фойдаланилиши бу соҳада тубдан ўзгариш ясади, микроскопик анализнинг такомиллашувида олдинга қўйилган жуда катта кадам бўлди.

Электрон микроскоп ёрдамида жуда майда минераллар ва уларнинг бўлаклари, шунингдек, майдалиги туфайли оддий микроскопда кўринмайдиган микрообъектларни ўрганиш мумкин.
Электрон микроскоп қандай тузилган? Унинг оптик микроскопдан фарқи нимадан ва улар орасида қандай ўхшашлик бор?
Оддий ва электрон микроскопларда нурларнинг йўналиши схемаси ўхшаш, лекин электрон микроскопда ёруғлик манбаи ўрнига электрон тўпи (пушка) дан фойдаланилади. Электрон манбаи сифатида қиздирилган вольфрам сим ишлатилади.
Лекин оптик ва электрон микроскопларда ёруғлик нурининг ютилиш схемасида ташқи (юзаки) ўхшашликлар бўлишига қарамай, тасвирнинг ҳосил бўлиш принципи мутлақо бошқачадир. Оддий микроскопда тасвир текширилаётган объект турли участкаларнинг ёругликни турлича ютиши, синдириши, қайтариши ва ёйиши ҳисобига ҳосил бўлади. Электрон микроскопда тасвир препаратнинг зичлиги ва қалинлиги ҳамма жойда бир хил эмаслиги натижасида унда электронларнинг турлича тарқалиши туфайли ҳосил бўлади.
Электрон микроскоплар объектларни текшириш характери бўйича ўтказувчи, қайтарувчи, эмиссион, сояли ва кўзгули микроскопларга бўлинади.
Ҳозирги вақтда ўтказувчи типидаги электромагнитавий микроскоп анча кенг тарқалган. Унда тасвир текширилаётган объект орқали ўтган электронлар таъсирида ҳосил бўлади.
Микроскоп қурилмасининг ҳамма деталлари бир-бири билан уланиб микроскоп колоннасини ҳосил қилади. Бу колонна ичидаги ҳаво 10^-4-10^-5 мм симоб устунигача сийраклаштирилади.
Ёритиш системаси одатда уч электродли электрон пушка ва конденсор линзадан ташкил топган бўлади. У электронларнинг зарурий қалинликдаги, катта тезликдаги оқимининг ҳосил қилади ва уни объектлар томон йўналтиради.

Электрон микроскопда тасвир ҳосил бўлиш механизми.

Электронлар окими объект орқали ўтганида унинг атомлари билан таъсирлашиб, ўзининг дастлабки йўналишидан оғади, лекин уларнинг энергияси ўзгармайди. Бунда электронларнинг бир қисми объект атомлари билан мутлақо тасирлашмай, яъни атомлар билан тўқнашмай объект атомлари билан тўқнашади. Бу тўқнашувлар икки хил бўлади: эластик, бунда энергия йўқолмайди ва эластикмас, бунда электронлар энергиясининг бир қисмини йўқотади.
Ҳар иккала ҳолда ҳам тўқнашув электронларнинг дастлабки йўналишидан маълум бурчакка оғишига олиб келади. Электронлар оқимнинг объект орқали ўтгандаги оғиш бурчаги асосан текширилаётган объектнинг зичлиги ва қалинлигига, электронлар ҳароакатининг тезлигига боғлиқ. Текширилаётган модданинг атоми қанчалик оғир ва объектнинг қалинлиги қанча катта бўлса, электронлар шунча кўп йўл босади. Натижада электронлар оқимининг оғиш бурчаги шунча катта бўлади. Шундай қилиб, катта тезликка эга бўлган электронлар оқими объект орқали утганда унда ютилмайди, балки маълум бурчакка оғади.
Электронларнинг объект орқали ўтишида аник бир назария йўқ; шунинг учун апертурали диафрагма орқали ўтган электронлар сонини ҳисоблаб бўлмайди; аслида тасвирнинг аниклигини оширишда айни шу маълумот муҳим роль ўйнайди.
Айтайлик, объектга электронларнинг бир хил зичликдаги деярли параллел оқими тушади. Объектив линза-Апертур диафрагмаси оркали электронлар фақат  бурчак остида ўтади. Агар объект орқали ўтган электронларнинг оғиш бурчаги  тушиш бурчаги  дан катта бўлса, экранга тушган электронларнинг зичлиги  бурчакнинг  га нисбати бўйича камаяди. А нуқтада объект бўлмайди. Шунинг учун электронлар бу нуқта орқали ўтиб тасвир ҳосил қилишида қатнашади, яъни улар флуоресценцияланувчи экраннинг А нуқтасига тушадилар. Экраннинг шу нуқтаси энг равшан кўринади. В нуқтада объект электронларни  бурчакка оғдирадилар. Демак, тасвирнинг В нуқтасига объектга тушаётган электронлар оқимининг бир қисмигина тушади ва экранинг В нуқтаси унинг А нуқтасига нисбатан (кам) кучсизроқ ярқирайди. Экраннинг С нуқтаси эса ундан ҳам кам ярқирайди. С нуқтага электронлар оқими объектнинг С нуқтасида тушади. Бу нуқтада электронлар энг катта  бурчакка оғади. Объектнинг қалин ва зич қисмлари экранда хира, юпқа ва зич бўлмаган қисмлари эса ярқираб кўринади. Шундай қилиб, экранда текширилаётган объект структурасининг акс тасвири ҳосил бўлади. Электронларнинг юқорида айтилганидек ёйилиши маълум тартибда жойлашиб, кристалл панжара ҳосил қилса, электронларнинг ёйилишида дифракция ҳодисалари муҳим роль ўйнайди. Бу ерда ҳам 2dsin=n тенгламаси бўйича электронлар дифракцияси максимуми кузатилади, бунда –объектга тушаётган электронларнинг тўлқин узунлиги, d-кристалл панжарадаги текисликлар орасидаги масофа, -тушган ва оғган электрон оқимлари орасидаги бурчак, n-бутун сон.
Масалан, электронлар тезлиги 65 кв, тўлқин узунлиги =0,0465Å ва дастлабки максимум нормал апертурали диафрагмага тушмайди. Шунинг учун кристалл ҳолатдаги модда препаратидан олинган тасвир аморф моддаларникига нисбатан хирароқ бўлади. Чунки кристалларда электронлар дифракция натижасида кўпроқ ёйилиб кетади.
Электрон микроскоп 2000 дан 40000 мартагача, ҳозирги замон микроскоплари эса 400000 мартагача катталаштиради. Моддаларни электрон микроскоп ёрдамида текширишнинг бевосита ва билвосита усуллари бор. Бевосита текшириш усулида ёруғ ёки қоронғи юэада тасвир ҳосил қилинади. Билвосита текшириш усули эса акс тасвирига (реплика) асосланган.
Жуда майда заррачаларни қалинлиги 10^-5 мм чамасида бўлган юпқа катламларни ўрганишда бевосита текшириш усулларидан фойдаланилади.
Ёруғ тасвир олиш усули. Бу усулда электронларнинг бир қисми объектив линзаси орқали ҳеч қандай тўсиққа учрамай ўтиб, флуоресценцияланувчи экранга оғмаган, тўғри нур ҳолида тушади. Объектнинг зич кристалл қатлами жойлашган қисмига тушган электронлар ёйилиб кетиб, флуоресценцияланувчи экранга тушмай ва кристалл панжаранинг тасвири ҳосил бўлишида қатнашмайди.
Экрангача тўсиқларга учрамай етиб келган нурлар унда ёруғ (соя) фон ҳосил қилади. Бу ёруг (соя) фон обхектнинг кристаллари зич жойлашган қисмини ифодаловчи қоронғи ерларини чегаралаб туради. Ёруғ тасвир олиш усули шу микроскоп учун максимал катталик олишга имкон беради.
Қоронғи тасвир олиш усули. Бу усулда, апертурали диафрагма оркали фақат текширилаётган модда оркали ўтишида ёйилиб кетган электронларгина ўтади. Экранда объектнинг электронларини «ёйиб юборадиган» зич қисми заррачаларнинг шаклини ифодаловчи ёруғ бўлакларни чегаралаб турадиган хира тусли юза ҳосил бўлади.
Қоронғи тасвир олиш усули жуда контраст тасвир олишга имкон беради.
Текширилаётган модданинг кристалл ёки аморф ҳолатдалигини қоронғи тасвир олиш усулидан фойдаланиб анча аник айтиб бериш мумкин. Бундан ташқари, бу усул текширилаётган объектнинг шу қисмида электрон микроскопик тасвири билан унинг электронограммаси ўртасидаги боғлиқликни аниклашга имкон беради.
Электрон микроскопи ҳам ёруглик микроскопи сингари, объектни катталаштириб текшириш учун ишлатишади. Ҳозириги электрон микроскоплар ўлчами 3-5 Å ли заррачаларни ўрганишга имкон беради.
Электрон микроскоп ёрдамида анорганик модда заррачаларининг шаклини, ўлчамини, кристалл ва аморф ҳолдаги заррачаларнинг ўсиши жараёни ёки парчаланишини, қаттиқ ёки суюқ фазаларнинг реакцияга киришишини, қиздириши ёки совутишида содир бўладиган фаза ўзгаришларини, деформацияга учраш механизмини ўрганиш ва бошка қатор масалаларни ҳал қилиш мумкин.
Электрон микроскоплар катталаштириш даражасига қараб уч хил классга бўлинади: 1 класс электрон микроскоплар 5-15 Å дан кичик ўлчамли заррачаларни ўрганишда ишлатилади. Бу классга УЭМБ-100, УМБ-100, ЭМ-7, IEM-54 ва НЧ-10 (Япония) ва BS–413 (Чехословакия) маркали микроскоплар киради. 2 класс электрон микроскоплар ёрдамида 20-30 Å ўлчамли заррачаларни ўрганиш мумкин. Бу класга ЭМ-5, IEM-Т4, ТЕСЛА-ВС-242 маркали электрон микроскоплар киради; 3 класс электрон микроскоплар 50-150 Å ўлчамли заррачаларни ўрганишга имкон беради. Бу классга УЭМ-100, ЭМ-3,НМ-3 (Япония) маркали электрон микроскоплар киради.
Электрон микроскопининг оптикавий схемаси 3-расмда тасвирланган.
Вольфрам симдан тайёрланган катод (1) қиздирилганда ўзидан электрон чиқаради. Катод ва анод (2) оралиғидаги потенциаллар айирмаси (бир неча ўнлаб киловаттга тенг) туфайли электронлар анодга томон анча катта тезлик билан ҳаракат қилади ва ундаги тешик орқали ўтиб, магнитавий линза (3) га тушади. Линза электронлар окимини объект текислиги (4) га йўналтиради. Текшираётган объект орқали ўтган электронлар иккинчи магнитавий линза (5) га тушади. Бу линза тегислик (6) да объектнинг катталаштирилган тасвирини ҳосил қилади. Бу тасвирни кўринадиган қилиш учун шу текисликка флюоресценцияланадиган экран ўрнатилади. Объектнинг шу экранда ҳосил қилинган тасвири оралиқ тасвир деб аталади. Электронларнинг бир қисми экранинг ўртасидаги тешикдан ўтиб учунчи магнитавий линза (7) ёрдамида текислик (8) га катталаштирилган ҳолда йиғилади. Шунингдек, бу текисликда ҳам электронлар ҳосил қилган тасвирни ёруғлик нурлари ёрдамида ифодаланган тасвирга айлантириб берадиган флуоресценцияланувчи экран жойлаштирилган.
Флуоресценцияланувчи экран тагида одатда фотопластинкали касетта жойлаштирилади. Электрон микроскопнинг бутун системаси ишлаётган вақтда 1·10⁴-5·10⁵ мм сим уст ли ваккум остида бўлади. Электрон микроскопнинг умумий катталаштириш даражаси линзалар (3) ва (4) берган катталаштиришларнинг кўпайтмасига тенг. Масалан, линза (3) объектни 150 марта, линза (5)-икки юз марта катталаштирса микроскопнинг умумий катталаштириши 300000 марта бўлади.
Электрон микроскопда текшириладиган модда электронларни яхши ўтказиши, уларни ютмаслиги керак, акс ҳолда шу моддадан тайёрланган препарат қизиб кетиши ва парчаланиши мумкин. Электронлар препарат орқали ўтганда унинг атомлари билан тўқнашиши натижасида тарқалади, дастлабки йўналишини ўзгартиради. Электронларнинг дастллабки йўналишидан қандай бурчакка оғиши препаратнинг зичлиги ва қалинлигина боғлиқ.


Назорат саволлари: Микроскопик анализ нима? Ёруғлиқ нурининг синиши ва қайтиши тушунтириб беринг? Ёруғлиқ нури нега иккига ажралади? Анорганик моддаларни поляризацион микроскоп ёрдамида ўрганишда қандай преператлардан фойдаланилади. Аншлиф деб нимага айтилади. Иммерсион преператлардан кандай фойдаланилади. Ёруғлик нурини синдириш кўрсатгичини аниклаш. Кристалларнинг ранги ўзгарадими. Турли сингониядаги кристалларнинг марфологик ва оптикавий хусусиятлари қандай бўлади? Тригонал, тетраганал, гексаганал, ромбик, моноклиник, триклиник сингонияга оид кристаллар тўғрисида изоҳ беринг? Моддалар хоссаларини петрографик характеристикасини беринг! ёруғ поляризацион микроскоп ёрдамида ўрганишда қандай преператлардан фойдаланилади.
Электрон микроскоп, у қандай тузилган! Электрон микроскоп оптик микроскопдан қандай фарқ қилади? Ҳозирги кунда қандай тур микроскоп кенг тарқалган, Электрон микроскопда тасвир ҳосил бўлиш механизмини тушунтириб беринг! Электрон микроскоп, у қандай тузилган, у оптик микроскопдан қандай фарқ қилади, ҳозирги кунда қандай тур микроскоп кенг тарқалган, электрон микроскопда тасвир ҳосил бўлиш механизмини тушунтириб беринг, ёруғ тасвир олиш усули, электрон микроскопларнинг катталаштириш даражаси, электрон микроскопда текшириладиган моддаларга куйиладиган талаблар.
Электрон микроскопни яратилиши, микроскопик анализ такомиллашувида туб ўзгариш ясади.
Электрон микроскоп ёрдамида жуда майди объектларни, майдалиги туфайли оддий микроскопда қурилмайдиган микрообъектларни урганиш мумкин.
Оддий ва электрон микроскопларни ўхшашлиги нурлар йўналиш схемаси ухшаш, лекин электрон микроскопда ёруғлик манбаи ўрнига электрон тупидан фойдаланилади.
Бу микроскопларни асосий фарқларидан бири тасвирни хосил бўлишдаги принципиал фарқдадир.
Оддий микроскопда тасвир текширилаётган объектнинг турли участкалари ёруғликни турлича ютиши, синдириши қайтариши ва ёйиши хисобига хосил бўлади.
Электрон микроскопда тасвир текширилаётган объект зичлиги ва калинлиги хамма жойда бир хил эмаслиги натижасида унда электронларни турлича тарқалиши туфайли хосил бўлади.
Электрон микроскоплар объектларни текшириш характери бўйича:
Ўтказувчи, қайтарувчи, эмиссион, сояли ва кузгули микроскопларга бўлинади.
Электронларни оқимини оғиш бурчаги объектни қалинлиги зичлиги ва электронларни тезлигига боғлиқ.
Электрон микроскоп 2000дан 40000 марта (оддий микроскоп 1350 марта) катталаштиради.
Моддаларни электрон микроскоп ёрдамида текшириш усуллари: бевосита ва билвосита усуллар: 10^-5 мм ўлчамли кристалларни ўрганишда бевосита усули фойдаланилади.
Ёруғ тасвир олиш усули объектив линза орқали флуоресценциялашувчи экранга максимал катталик олишга имкон беради.
Қоронғи тасвир олиш усули опертурали диафрагма бу усул контраст тасвир олиш учун ишлатилади
Хозирги микроскоплар ўлчами 3-5А⁰ ли заррачаларни ўрганишга имкон беради.
ЭМ ёрдамида моддларни: кристалл ёки аморифлигини, ўлчамини, реакцияга кириш ишини, қизитиш ва совўтишда содир бўлади баъзи ўзгаришларни ва бошқа қатор масаларини хал қилиш мумкин
ЭМ катталаштириш даражасига қараб 3 синфгабўлиниш мумкин:
1 синф 5-15А⁰ дан кичик ўлчамли заррачаларни ўлчашда ишлатилади:
УЭМБ-100, УМБ-100, ЭМ-7, 1ЕМ-54 ва НЧ-20 (Япония) ВS-413 (чехословакия)
2-синф 20-30А⁰ ЭМ-5, ЕМ-Т4,ТЕСЛА-ВС-242
3-синф 50-150А⁰ ЭМ-3, НМ-3 (Япония)

Оптик схема

Бу ерга хам флуоресценциялашувчи экран қуйилади тагига фотопластика кассетаси.
ЭМ ишлаётганда 1-10^-4÷5*10^-5 мм симоб устунига тенг вакуум бўлади.
1 – катод
2 – анод
3- магнитли линза
4- объект
5- магнитли линза
6- текислик оралиқ тасвир
7- магнит линза
8- текислик
флюоресценцияланувчи
экран.


5.1-расм. Электрон микроскопларда нурларнинг йўналиш схемаси.