ส.ป.ช. อ่านเพลิน ดูมัน: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscope)

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน-Siemens-electron-microscope

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

กล้อง จุลทรรศน์อิเล็กตรอน (อังกฤษ: Electron microscope) ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2475 ในประเทศเยอรมนี โดยนักวิทยาศาสตร์ 2 คน คือ แมกซ์ นอลล์ และ เอิร์นท์ รุสกา เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ลำอิเล็กตรอนแทนแสงธรรมดา กล้องแบบนี้มีหลักการทำงานคล้ายกับกล้องจุลทรรศน์ชนิดใช้แสง แต่แตกต่างกันที่ส่วนประกอบภายใน กล่าวคือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะใช้ลำอิเล็กตรอนซึ่งมีขนาดเล็กมากวิ่งผ่านวัตถุ และโฟกัสภาพลงบนจอเรืองแสง เลนส์ต่าง ๆ ในกล้องจะใช้ขดลวดพันรอบ ๆ แท่งเหล็กอ่อน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ซึ่งสนามแม่เหล็กจะผลักกับประจุของอิเล็กตรอน ทำให้อิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปสู่เป้าหมายได้

ระบบเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ใช้ เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าแทนเลนส์แก้วในกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้านั้นประกอบด้วยขดลวดพันรอบแท่งเหล็ก เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ซึ่งทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนเข้มข้นขึ้นเพื่อไปตกอยู่ที่วัตถุที่ต้องการศึกษา เลนส์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนั้นประกอบด้วย เลนส์รวมแสง และโปรเจกเตอร์ เลนส์ โดย โปรเจกเตอร์เลนส์นั้นมีหน้าที่ฉายภาพ จากตัวอย่างที่ต้องการศึกษาลงบนจอภาพ ซึ่งจอภาพจะฉาบด้วยสารเรืองแสง เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนตกบนจอภาพจะทำให้เกิดการเรืองแสงที่สามารถมองเห็นได้ ด้วยตาเปล่า ดังนั้นผู้ศึกษาจึงสามารถมองเห็นภาพบนจอและสามารถบันทึกภาพนั้นด้วยกล่อง ถ่ายรูปซึ่งประกอบอยู่ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้

แหล่งกำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน
แหล่ง กำเนิดลำแสงอิเล็กตรอน คือ ปืนยิงอิเล็กตรอน ซึ่งมีลักษณะเป็นขดลวดตัววีทำจากทังสเตน อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาหลังจากผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวด เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก จึงต้องมีการดูดอากาศออกจากตัวกล้องให้เป็นสุญญากาศ เพื่อป้องกันการรบกวนของลำแสงอิเล็กตรอน และเพื่อป้องกันการเกิดการหักเห เนื่องมาจากการชนกันของมวลอากาศกับลำแสงอิเล็กตรอน

ชนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ในปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมี 2 ชนิด

1.กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน (Transmission Electron microscope)

หรือเรียกแบบย่อว่า TEM ซึ่งคิดค้นโดย เอิร์นส์ท รุสกา ในปีพ.ศ. 2475 ใช้ศึกษาโครงสร้างภายในของเซลล์ โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องผ่านเซลล์หรือตัวอย่างที่ต้องการศึกษาซึ่งผู้ศึกษา ต้องเตรียมตัวอย่างให้ได้ขนาดบางเป็นพิเศษ

กล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้มีราคาแพงมาก และการใช้งานจะซับซ้อนมากกว่ากล้อง จุลทรรศน์ที่กล่าวมาข้างต้น โดยใช้อิเล็กตรอนเป็นแหล่งกำเนิดแสงและให้ผ่าน ตัวอย่างที่มีขนาดบางมากๆ ใช้แผ่นแม่เหล็กแทนเลนส์แก้ว สามารถขยายภาพได้ 200,000 ? ถึง 500,000 ? เป็นภาพ 2 มิติ (two dimensional image) สามารถดูรายละเอียดภายในได้เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบเชิงประกอบ

ภาพ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ( transmission electron microscope)
ที่มา:http://www.phy.cuhk.edu.hk/centrallaboratory/TecnaiF20/TecnaiF20.html

2.กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด (Scanning Electron microscope)

หรือเรียกแบบย่อว่า SEM ซึ่งคิดค้นโดยเอ็ม วอน เอนเดนนี่ สร้างสำเร็จในปีพ.ศ. 2481 ใช้ศึกษาโครงสร้างของผิวเซลล์หรือผิววัตถุ โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องกราดไปบนผิวของวัตถุ กล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้ลำแสงอิเล็กตรอนจะตกกระทบเฉพาะผิวด้านนอกของวัตถุ ภาพที่เห็นจะเห็นได้เฉพาะผิวนอก ทำให้ไดเภาพที่มีลักษณะเป็น 3 มิติ กล้องชนิดนี้แม้วาจะมีความสามารถในการเห็นภาพต่ำกว่า กล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านและสามารถเห็นเฉพาะผิวนอกของวัตถุก็ตามแต่ภาพที่เห็น จะได้รายละเอียดมากกว่าและชัดเจน ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับนักชีววิทยาที่จะศึกษาโครงสร้างของสิ่งมี ชีวิตได้ดียิ่งขึ้น