Kính hiển vi điện tử – Cấu tạo, phân loại và ứng dụng

Chu Văn An

Kính hiển vi điện tử (EM) là một thiết bị hiện đại được sử dụng phổ biến trong y học và nghiên cứu khoa học. Chức năng chính của sản phẩm là phóng to kích thước của vật thể lên nhiều lần, khiến mắt người có thể nhìn thấy được. Trong bài viết dưới đây Labvietchem sẽ chia sẻ những thông tin cụ thể về kính hiển vi điện tử tới các bạn.

1. Kính hiển vi điện tử là gì?

Kính hiển vi điện tử là một công cụ quan trọng và không thể thiếu trong nghiên cứu khoa học. Sử dụng chùm tia điện tử có bước sóng rất ngắn để tạo ra hình ảnh phóng đại về cấu trúc vi mô của vật thể. Điều này cho phép con người quan sát được những chi tiết mà mắt thường không thể nhìn thấy được.

Hình 1: Kính hiển vi điện tử

Có hai loại kính hiển vi điện tử chính: SEM (quét EM) và TEM (EM truyền), mỗi loại có ứng dụng và đặc điểm riêng. Ngoài việc được sử dụng để quan sát các cấu trúc hiển vi, kính hiển vi điện tử còn được dùng để chỉ các thiết bị sử dụng mạch điện tử để hiển thị dữ liệu trên màn hình. Giúp người dùng dễ dàng quan sát và nắm bắt thông tin hơn (gọi là kính hiển vi kỹ thuật số).

2. Cấu tạo của kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử có cấu trúc phức tạp hơn kính hiển vi quang học thông thường. Các thành phần quan trọng nhất trong cấu tạo của kính hiển vi điện tử bao gồm: Súng điện tử và hệ thấu kính. Cấu tạo cơ bản của Kính hiển vi điện tử bao gồm:

Hình 2: Cấu trúc của kính hiển vi điện tử

phóng điện tử

Hệ thống thấu kính và lăng kính

• Hệ thống thấu kính hội tụ và tạo ra các chùm tia song song
• Vật kính
• Thấu kính nhiễu xạ
• Thấu kính Lorentz
• Ống kính phóng đại

Hệ thống khẩu độ

• Khẩu độ hội tụ
• Khẩu độ đối tượng
• Khẩu độ chọn vùng

Bộ xử lý mẫu tia X

Bộ phận ghi và quan sát hình ảnh

• Phim quang học và màn huỳnh quang
• máy ảnh CCD

Bộ ức chế hiệu ứng hình ảnh

• Loại bỏ hiệu ứng hình ảnh trong hệ thống thấu kính hội tụ
• Loại bỏ hiệu ứng hình ảnh trong ống kính vật kính
• Loại bỏ hiệu ứng hình ảnh trong thấu kính nhiễu xạ

3. Phân loại kính hiển vi điện tử

Dựa vào công nghệ, độ phóng đại, kiểu quan sát và cấu trúc, kính hiển vi điện tử có thể được chia thành các loại sau:

3.1. Phân loại kính hiển vi điện tử theo công nghệ

Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Tập trung các electron từ súng điện tử vào một điểm nhỏ trên mẫu vật thông qua hệ thống thấu kính. Sau đó quét điểm này trên mẫu dưới sự điều khiển của dòng điện. Hình ảnh được ghi lại và hiển thị trên màn hình với độ sắc nét và chi tiết cao dù độ phóng đại thấp hơn so với TEM.

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): Truyền các electron từ súng điện tử qua thấu kính ngưng tụ trước khi chạm vào mẫu vật. Hình ảnh được tạo ra thông qua hệ thống thấu kính vật kính và được quan sát qua cửa sổ ở chân cột hoặc được chụp bằng camera CCD. Khả năng phóng đại cao hơn nhiều so với SEM, vốn thường được sử dụng để quan sát các bề mặt tương đối phẳng.

STEM: Là sự kết hợp của 2 loại kính hiển vi trên, mang lại những ưu điểm của cả 2.

3.2. Phân loại kính hiển vi điện tử theo mức zoom

Dựa vào độ zoom, người ta phân kính hiển vi điện tử thành các loại sau:

• kính hiển vi điện tử 10000x
• kính hiển vi điện tử 1000x
• kính hiển vi điện tử 2000x
• kính hiển vi 1600x

3.3. Phân loại kính hiển vi điện tử theo loại quan sát

Phân loại kính hiển vi điện tử theo loại quan sát:

• Kính hiển vi quan sát trực tiếp: Thiết bị giá rẻ, chỉ có thể quan sát bằng mắt và không thể thực hiện các thao tác khác.
• Kính hiển vi kết nối với điện thoại: Được sử dụng phổ biến, kết nối với điện thoại để hiển thị hình ảnh và thao tác dễ dàng. Dòng kính hiển vi này có thiết kế nhỏ gọn, thuận tiện di chuyển.
• Kính hiển vi điện tử kết nối máy tính: Phù hợp cho công việc phân tích chuyên sâu. Có khả năng kết nối với máy tính để lưu trữ dữ liệu và chạy phần mềm phân tích. Đồng thời, hiển thị hình ảnh rõ nét trên màn hình lớn giúp giám sát và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ sửa chữa đến giáo dục.

3.4. Phân loại kính hiển vi điện tử theo cấu trúc

• Kính hiển vi điện tử có màn hình: Dùng trong phòng thí nghiệm nghiên cứu với độ phóng đại cao.
• Kính hiển vi điện tử cầm tay: Nhỏ gọn, tiện dụng cho ứng dụng di động và kiểm tra nhanh chóng.

4. Ứng dụng đa dạng của kính hiển vi điện tử

Ứng dụng của kính hiển vi điện tử vô cùng đa dạng, từ lĩnh vực điện tử đến nghiên cứu khoa học, y học.

• Sửa chữa điện tử: Dùng để kiểm tra mạch điện tử và sửa chữa điện thoại, máy tính. Thích hợp cho các thiết bị giá rẻ có độ phóng đại từ 7x đến 45x, lên tới 1000x hoặc 2000x để quan sát chi tiết.
• Nghiên cứu vật liệu: Thường được sử dụng trong địa chất và sản xuất kim loại, nhựa, để nghiên cứu cấu trúc của vật liệu rắn.
• Kỹ thuật pháp y: Được sử dụng để điều tra, phân tích dư lượng thuốc súng, kiểm tra đồ trang sức, phân tích chữ viết tay, dấu vân tay và các cấu trúc hiển vi khác với khả năng hiển thị chi tiết tốt.
• Y học: Dùng trong phân tích mẫu máu, nước tiểu, phân tích vi khuẩn, virus và nghiên cứu vắc xin.

Hình 3: Kính hiển vi điện tử ứng dụng trong nghiên cứu

LabTrường Chu Văn An vừa chia sẻ những thông tin liên quan đến kính hiển vi điện tử với các bạn qua nội dung bài viết. Hy vọng bài viết của Labvietchem đã mang đến những thông tin hữu ích cho các bạn.