Napíšte charakteristické črty rôznych typov mikroskopov. Typy mikroskopov: popis, hlavné charakteristiky, účel. Ako sa líši elektrónový mikroskop od svetelného mikroskopu? Typy elektrónových mikroskopov

Mikroskop, ako viete, sa používa na jeden účel - na získanie zväčšení malých predmetov. Zväčšený obraz objektu v mikroskope sa získa pomocou optický systém, ktorého súčasťou je šošovka a okulár. Mikroskop umožňuje určiť veľkosť, tvar a štruktúru najmenších častíc. Z tohto dôvodu je rozsah jeho použitia pomerne široký. Či už je to botanická biológia, alebo medicína a výskumné projekty. Dnes existuje niekoľko typov mikroskopov. Ich hlavné rozdiely sú založené na ich zväčšovacích mechanizmoch. Treba poznamenať, že nákup mikroskopov nie je taký jednoduchý. Na ruskom trhu túto možnosť poskytuje len niekoľko výrobcov.

Optický mikroskop je úplne prvý a najstarší zo všetkých. Niekedy sa nazýva aj svetlo. Funguje na základe svetla a systému šošoviek, ktoré zväčšujú obraz malých predmetov.

Binokulárne mikroskopy poskytujú 2 obrazy objektu. Sú vybavené špeciálnym binokulárnym nadstavcom, ktorý umožňuje pozorovať predmet oboma očami. Práve tento typ možno najčastejšie nájsť v odborných inštitúciách. Binokulárny mikroskop sa môže pochváliť kontrastom obrazu a jemným nastavovacím mechanizmom.

Stereo mikroskopy môžu pracovať v prechádzajúcom a odrazenom svetle. Ich hlavným rozdielom je obrátený obraz, pretože optický obraz „neprevracia“.

Metalografický mikroskop umožňuje pracovať so štruktúrou povrchov nepriehľadných telies.

Polarizačný mikroskop ožaruje predmet polarizovanými lúčmi, ktoré sa získavajú z bežného svetla a špeciálne zariadenie. Takéto mikroskopy sa používajú na štúdium širokého spektra vlastností a javov, ktoré nie sú dostupné pre bežný optický mikroskop. Princíp činnosti fluorescenčného mikroskopu je založený na fluorescenčnom žiarení. Mikroskopy sa používajú na skúmanie priehľadných a nepriehľadných predmetov. Jednou z prioritných oblastí práce je farmácia, veterinárna medicína, rastlinná výroba atď.

Merací mikroskop meria uhlové a lineárne rozmery predmetov. Od ostatných mikroskopov sa odlišuje svojimi univerzálnymi konštrukčnými vlastnosťami.

Elektrónový mikroskop má maximálne zväčšenie. Jeho rozlíšenie prevyšuje rozlíšenie svetelného mikroskopu 1000 - 10000 krát. To je možné vykonať pomocou špeciálnych magnetických šošoviek.

Nechýba ani skenovací sondový mikroskop. Princíp činnosti je založený na snímaní povrchu sondou.

Röntgenové mikroskopy využívajú elektromagnetické žiarenie. Röntgenové mikroskopy môžu byť projekčné alebo reflexné.

Nakoniec diferenciálny interferenčný kontrastný mikroskop, ktorý pracuje na báze interferencie. Tento typ mikroskopu umožňuje vytvoriť trojrozmerný reliéfny obraz.

V závislosti od zväčšovacích mechanizmov existuje niekoľko typov mikroskopov. Úplne prvé, ktoré vytvoril človek a zostávajú najbežnejšie, sú optické mikroskopy. Ich „pracovný“ materiál je založený na bežnom dennom svetle. Táto okolnosť stanovuje hranicu, do ktorej je zvýšenie možné. Je to asi 0,2 mikrónu. To znamená, že tieto mikroskopy sú schopné rozlíšiť častice porovnateľné s vlnovou dĺžkou svetla a maximálne zväčšenie je 2000-krát. Ako zdroj svetla sa používa buď odrazené prirodzené alebo umelé svetlo.

„Mladšie“ zariadenia sú elektrónové mikroskopy, ktoré existujú od 30. rokov minulého storočia. V poslednej dobe sa často zamieňajú elektrónové mikroskopy a mikroskopy. Nie je to to isté. Prvé sú postavené na princípe elektrónového dela a využívajú vlnové vlastnosti elektrónov ako „pracovný“ prvok. Preto je rozlíšenie niekoľkonásobne vyššie ako u svetelných mikroskopov. Maximálne zväčšenie dosahuje 200 tisíc krát. To znamená, že pomocou týchto mikroskopov môžete vidieť častice menšie ako 0,5 nm.

Približne v rovnakom čase vznikli röntgenové lúče. Sú postavené na princípe použitia röntgenového žiarenia. V tomto prípade môžete vidieť objekty s veľkosťou až 2 nm, čo je priemerná veľkosť medzi optickým a elektrónovým mikroskopom. Mikroskopy so skenovacou sondou vytvárajú trojrozmerný obraz skúmaného objektu. Zároveň sú schopné rozlíšiť častice rádovo 0,1 nm.

Táto klasifikácia zobrazuje hlavné charakteristiky mikroskopov a lepšie odráža štádiá vývoja údajov optické prístroje. Je vhodnejšie klasifikovať mikroskopy podľa oblasti použitia. Tieto zariadenia je teda možné použiť ako v školských laboratóriách, tak aj v rôznych vedeckých inštitúcií. Všetko je to o rozlíšení zariadenia a kvalite získaných dát. Aký zmysel má používanie elektrónového mikroskopu pri počítaní počtu bielych krviniek v krvnom nátere?

Na druhej strane je toto zariadenie nepostrádateľné pri štúdiu bunkových ultraštruktúr. Pri výrobe určitých dielov, kde je presnosť merania veľmi dôležitá nielen pre jeden, ale aj pre mnoho parametrov, je veľmi veľkú rolu rastrovacie mikroskopy hrajú. Všetky tieto vlastnosti zanechávajú stopy na cenovom rozdiele medzi jednotlivými typmi zariadení. Pred výberom mikroskopu musíte presne vedieť, na aký účel bude slúžiť. To môže okamžite zúžiť škálu možných modelov. Pre väčšinu štúdií v klinickej praxi Zariadenia so zväčšením 100-200 krát sú celkom vhodné. Teda optické mikroskopy. Ale tu je potrebné vziať do úvahy, aká sada farbív a činidiel je k dispozícii v laboratórnom zariadení. Preto by ste mali venovať pozornosť revolveru zariadenia - hlavnou vecou je mať niekoľko okulárov rôznych zväčšovacích síl.

To isté možno povedať pri výbere mikroskopu pre biochemické a histologické laboratóriá. Ale pre priemyselné odvetvia blízke týmto vedám sú potrebné presnejšie nástroje. Röntgenové mikroskopy sú teda najvhodnejšie pre forenzné laboratóriá a kancelárie súdnych lekárov. V ústavoch zaoberajúcich sa výskumom nanočastíc a tvorbou rôznych zariadení na ich základe budú sondové mikroskopy nepostrádateľné, pretože poskytujú možnosť skúmať trojrozmernú štruktúru.

Špeciálne typy mikroskopov

Okrem prírodných oblastí poznania, široké uplatnenie mikroskopy sa uskutočňujú vo výrobe elektroniky, kovopriemyslu atď. Tu sú najbežnejšie elektronické a röntgenové zariadenia. V prvom rade je to kvôli materiálom, ktoré sa skúmajú: všetky sú to kovy alebo kompozitné zlúčeniny, čo znamená, že neprepúšťajú svetlo.

Nemenej dôležitý je režim a prevádzkové podmienky. Bežné sa používajú v denná dní, čo umožňuje používať tieto jednoduché optické zariadenia aj bez podsvietenia. Opäť všetko závisí od oblasti: nezabudnite, že niektoré školy sa nachádzajú mimo stredných zemepisných šírok.

Mikroskop(grécky μικρός - malý a σκοπέω - pohľad) - laboratórny optický systém na získavanie zväčšených obrazov malých predmetov na účely prezerania, štúdia a aplikácie v praxi. Kombinácia výrobných technológií a praktické využitie mikroskop sa nazýva . Pomocou mikroskopov sa zisťuje tvar, veľkosť, štruktúra a mnohé ďalšie charakteristiky mikroobjektov, ako aj mikroštruktúra makroobjektov.

História mikroskopu. Predpokladá sa, že holandský výrobca okuliarov Hans Janssen a jeho syn Zacharias Janssen vynašli prvý mikroskop v roku 1590, toto však tvrdil sám Zacharias Janssen v polovici 17. storočia. Ďalším uchádzačom o titul vynálezca mikroskopu bol Galileo Galilei. V roku 1609 vyvinul "occhiolino" alebo zložený mikroskop s konvexnou a konkávnou šošovkou. Galileo predstavil svoj mikroskop verejnosti na Accademia dei Lincei.
	Christiaan Huygens, ďalší Holanďan, vynašiel koncom 17. storočia jednoduchý dvojšošovkový okulárový systém, ktorý bol achromaticky nastaviteľný, a preto bol obrovským krokom vpred v histórii vývoja mikroskopov. Okuláre Huygens sa vyrábajú dodnes, no chýba im šírka zorného poľa a umiestnenie okuláru je na oči nepríjemné v porovnaní s modernými širokouhlými okulármi. Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) je považovaný za prvého, komu sa podarilo pritiahnuť pozornosť biológov k mikroskopu, napriek tomu, že jednoduchý zväčšovacie šošovky sa vyrábali už od roku 1500. Ručne vyrobené, Van Leeuwenhoekove mikroskopy boli veľmi malé výrobky s jednou veľmi silnou šošovkou. Ich použitie bolo nepohodlné, ale umožnili veľmi detailné skúmanie snímok len preto, že nepreberali nedostatky zloženého mikroskopu (niekoľko šošoviek takéhoto mikroskopu zdvojnásobilo chyby obrazu). Trvalo asi 150 rokov vývoja v optike, kým zložený mikroskop dokázal produkovať rovnakú kvalitu obrazu ako jednoduché mikroskopy Leeuwenhoek. Nemeckí vedci Stefan Hell a Mariano Bossi Mariano Bossi z Ústavu biofyzikálnej chémie vyvinuli v roku 2006 optický mikroskop s názvom Nanoscope, ktorý umožňuje pozorovanie objektov s veľkosťou približne 10 nm a získavanie vysokokvalitných trojrozmerných 3D obrázkov.
Jeden z prvých mikroskopov, 1876

Rozlíšenie mikroskopov. Miera prieniku do mikrosveta, štúdium mikrosveta, závisí od schopnosti uvažovať o veľkosti mikroobjektov, od rozlišovacej schopnosti prístroja, určenej vlnovou dĺžkou žiarenia používaného v mikroskopii (viditeľné, ultrafialové, röntgenové žiarenie ). Základným obmedzením je, že nie je možné získať použitie elektromagnetická radiácia obraz objektu menšieho ako je vlnová dĺžka tohto žiarenia. Do mikrosveta je možné „preniknúť hlbšie“ využitím žiarenia s kratšou vlnovou dĺžkou, t.j. žiarenie s kratšími vlnovými dĺžkami, s mikroskopmi s vyšším rozlíšením.

V závislosti od požadovaného rozlíšenia uvažovaných mikročastíc hmoty sa mikroskopy delia na optické; Elektronické; röntgen; Laserové röntgenové mikroskopy.

Optický systém mikroskopu pozostáva z hlavných prvkov - šošovky a okuláru. Sú upevnené v pohyblivej trubici umiestnenej na kovovej základni, na ktorej je pódium. Moderný mikroskop má takmer vždy osvetľovací systém (najmä kondenzor s irisovou clonou), makro- a mikroskrutky na nastavenie ostrosti a systém na ovládanie polohy kondenzora. V závislosti od účelu je možné v špecializovaných mikroskopoch použiť ďalšie zariadenia a systémy.

Elektrónový mikroskop Vyznačuje sa schopnosťou získať vysoko zväčšené obrazy objektov pomocou elektrónov na ich osvetlenie. Na rozdiel od optického mikroskopu využíva elektrónový mikroskop toky elektrónov a magnetické alebo elektrostatické šošovky. Niektoré elektrónové mikroskopy umožňujú zväčšiť obrázky až 2 milióny krát, pričom maximálne zväčšenie najlepších optických mikroskopov dosahuje 2000 krát. Elektrónové aj optické mikroskopy majú obmedzenia v rozlíšení v závislosti od vlnovej dĺžky. Elektrónové mikroskopy používajú elektrostatické alebo elektromagnetické šošovky na vytvorenie obrazu manipuláciou s lúčom elektrónov a jeho sústredením na špecifické oblasti obrazu, podobne ako optický mikroskop používa sklenené šošovky na zaostrenie svetla na (alebo cez) obraz.

Röntgenový mikroskop- výskumný prístroj mikroskopická štruktúra látok pomocou röntgenových lúčov. Rozlíšenie dosahuje 100nm, čo je 2-krát viac ako u optických mikroskopov (200nm). Teoreticky môže röntgenová mikroskopia dosiahnuť o 2 rády lepšie rozlíšenie ako optická mikroskopia (keďže vlnová dĺžka röntgenového žiarenia je o 2 rády kratšia). Moderný optický mikroskop – nanoskop má však rozlíšenie až 3-10 nm. Existujú reflexné a projekčné röntgenové mikroskopy.

Laserový röntgenový mikroskop- prístroj alebo mikroskop využívajúci röntgenové laserové lúče, charakterizované rozlíšením, poskytujúce snímky na subatomárnej, atómovej úrovni založené na použití generovaného stimulovaného lúča, napríklad (infračerveného) s výkonom 14,2 kilowattov s vlnovou dĺžkou 1,61 angstrom.(Napríklad pri chemickej reakcii v 3D režime a pod.).

Aplikácia mikroskopov:

• Biologické mikroskopy sa používajú na laboratórne biologické a lekárske štúdie priehľadných predmetov. K dispozícii sú „režimy“ svetlého a tmavého poľa, fázový kontrast a polarizované svetlo.
• Metalografické mikroskopy sa používajú vo vedeckých a priemyselných laboratóriách na skúmanie nepriehľadných predmetov. Môže pracovať v odrazenom a prechádzajúcom svetle. K dispozícii sú režimy svetlé a tmavé pole, fázový kontrast, polarizované svetlo.
• Stereoskopické mikroskopy sa používajú v laboratóriách a v rôznych priemyselných odvetviach na získanie zväčšených obrazov predmetov počas pracovných operácií. Môže pracovať v odrazenom a prechádzajúcom svetle.
• Polarizačné mikroskopy sa používajú vo vedeckých a výskumných laboratóriách na špecializované štúdie využívajúce polarizované svetlo. Môže pracovať v odrazenom a prechádzajúcom svetle.

Svetelná mikroskopia. Svetelná mikroskopia je založená na rôzne vlastnosti Sveta. Svetelná mikroskopia poskytuje zväčšenie až 2-3 tisíc krát, farebný a pohyblivý obraz živého objektu, možnosť mikrofilmovania a dlhodobého pozorovania toho istého objektu, posúdenie jeho dynamiky a chémie. Moderné svetelné mikroskopy sú pomerne zložité prístroje, ktoré sa v priebehu 400 rokov od vytvorenia prvého prototypu mikroskopu zdokonaľovali.

Osvetlenie hrá v mikroskopii veľmi významnú úlohu. Nesprávne alebo nedostatočné osvetlenie vám neumožní plne využiť možnosti mikroskopu.

Dobré osvetlenie dosiahnuté inštaláciou svetla Kellerovou metódou. Za týmto účelom nainštalujte iluminátor vo vzdialenosti 30-40 cm od mikroskopu a pohybom objímky so žiarovkou alebo celého iluminátora docielite jasný obraz vlákna žiarovky na úplne uzavretej membráne kondenzátora tak, aby obraz úplne vyplní otvor kondenzátora. Po zatvorení clony iluminátora otvorte clonu kondenzora a pohybom kondenzora docielite ostrý obraz clony iluminátora v zornom poli mikroskopu. Aby ste zabránili oslepovaniu očí jasným svetlom, najprv znížte intenzitu vlákna lampy pomocou reostatu. A nakoniec sa pomocou zrkadla nastaví obraz apertúrneho otvoru do stredu zorného poľa a clona iluminátora sa otvorí tak, aby bolo osvetlené celé viditeľné zorné pole. Prezradiť väčšia clona nie je potrebné, pretože to nezvýši osvetlenie, ale iba zníži kontrast v dôsledku rozptýleného svetla.

Typy svetelnej mikroskopie:

1) Ponorná svetelná mikroskopia. Imerzné objektívy sa používajú na štúdium objektov, ktoré sú neviditeľné alebo zle viditeľné cez systémy suchých mikroskopov. 2) Mikroskopia s fázovým kontrastom je navrhnutá na získanie obrázkov priehľadných a bezfarebných objektov, ktoré sú neviditeľné pri pozorovaní pomocou metódy jasného poľa. 3) Anoptrálna mikroskopia je typ mikroskopie s fázovým kontrastom, pri ktorej sa šošovky so špeciálnymi doskami nanášajú na jednu zo šošoviek vo forme zatmaveného prstenca 4) Metóda interferenčného kontrastu (interferenčná mikroskopia) spočíva v tom, že každý lúč sa pri vstupe do mikroskopu rozdvojí. Jeden z výsledných lúčov smeruje cez pozorovanú časticu, druhý - okolo nej pozdĺž rovnakej alebo ďalšej optickej vetvy mikroskopu. V okulárovej časti mikroskopu sú oba lúče opäť spojené a navzájom sa rušia. Jeden z lúčov, prechádzajúci objektom, je fázovo oneskorený (nadobudne dráhový rozdiel oproti druhému lúču).5) Polarizačná mikroskopia je pozorovacia metóda v polarizovanom svetle na mikroskopické skúmanie prípravkov obsahujúcich opticky anizotropné prvky (alebo pozostávajúce z úplne z takýchto prvkov) .6) Mikroskopia v tmavom poli. V mikroskopii v tmavom poli je preparát zboku osvetlený šikmými lúčmi lúčov, ktoré nevstupujú do šošovky. Do šošovky vstupujú len lúče, ktoré sú vychýlené časticami liečiva v dôsledku odrazu, lomu alebo difrakcie. Z tohto dôvodu sa zdá, že mikrobiálne bunky a iné častice jasne žiaria na čiernom pozadí (obrázok pripomína blikajúcu hviezdnu oblohu). 7) Luminiscenčná mikroskopia- metóda pozorovania pod mikroskopom luminiscenčnej žiary mikroobjektov pri osvetlení modrofialovým svetlom alebo ultrafialovými lúčmi Luminiscenčná mikroskopia. Metóda je založená na schopnosti určitých látok žiariť, keď sú vystavené krátkovlnným svetelným lúčom. V tomto prípade bude vlnová dĺžka svetla emitovaného počas luminiscencie vždy väčšia ako vlnová dĺžka svetla excitovaného luminiscenciou. Ak teda osvetlíte objekt modrým svetlom, bude vyžarovať lúče červenej, oranžovej, žltej a zelenej. Prípravky na fluorescenčnú mikroskopiu sa farbia špeciálnymi luminiscenčnými luminiscenčnými farbivami - fluochrómmi (akridínová oranž, fluoresceín izotiokyanát a pod.). Lúče svetla zo silného zdroja (zvyčajne ultravysokotlakovej ortuťovej výbojky) prechádzajú cez modrofialový filter. Pri vystavení tomuto krátkovlnnému žiareniu začnú fluochrómom zafarbené bunky alebo baktérie žiariť na červeno resp zelené svetlo. Aby modré svetlo, ktoré spôsobuje luminiscenciu, nerušilo pozorovanie, je nad okulárom umiestnený blokovací žltý filter, ktorý blokuje modré lúče, ale prepúšťa žlté, červené a zelené lúče. Výsledkom je, že pri pozorovaní pod fluorescenčným mikroskopom budú bunky alebo baktérie viditeľné na tmavom pozadí, žiariace žltou, zelenou alebo červenou farbou. Napríklad pri farbení akridínovou oranžou bude bunková DNA (jadrová hmota) svietiť jasne zelenou farbou. Metóda fluorescenčnej mikroskopie umožňuje študovať živé, nefixované baktérie zafarbené vysoko zriedenými fluochrómmi, ktoré nepoškodzujú svetové bunky. Podľa povahy žiary sa dajú rozlíšiť jednotlivé chemické látky, ktoré tvoria mikrobiálnu bunku. Mikroskopia v tmavom poli. V mikroskopii v tmavom poli je preparát zboku osvetlený šikmými lúčmi lúčov, ktoré nevstupujú do šošovky. Len lúče vstupujú do šošovky a sú vychyľované časticami liečiva v dôsledku odrazu, lomu alebo difrakcie. Z tohto dôvodu sa zdá, že mikrobiálne bunky a iné častice jasne žiaria na čiernom pozadí (obrázok pripomína blikajúcu hviezdnu oblohu).

Pre mikroskopiu v tmavom poli sa používa špeciálny kondenzor (paraboloidný kondenzor alebo kardioidný kondenzor) a konvenčné objektívy. Keďže hardvér imerzného objektívu je väčší ako apertúra kondenzora tmavého poľa, do imerzného objektívu je vložená špeciálna tubulárna clona, ​​aby sa zmenšila jeho apertúra.

Táto mikroskopická metóda je vhodná na štúdium živých baktérií, spirochét a ich pohyblivosti.

Fázová kontrastná mikroskopia. Bežné farebné prípravky absorbujú časť svetla prechádzajúceho cez ne, v dôsledku čoho sa amplitúda svetelných vĺn znižuje a častice prípravku sa javia tmavšie ako pozadie. Pri prechode svetla cez nezafarbený prípravok sa amplitúda svetelných vĺn nemení, mení sa len fáza svetelných vĺn prechádzajúcich časticami prípravku. Ľudské oko však nie je schopné rozpoznať túto zmenu vo fáze svetla, takže nezafarbená vzorka bude v mikroskope neviditeľná, ak je osvetlenie správne nainštalované.

Zariadenie na fázový kontrast umožňuje premeniť zmeny vo fáze lúčov prechádzajúcich časticami nezafarbeného liečiva na zmeny amplitúdy vnímateľné ľudským okom, a tak jasne zviditeľniť nezafarbené liečivá.

Zariadenie na mikroskopiu s fázovým kontrastom obsahuje kondenzor so sadou prstencových clon, ktoré zabezpečujú osvetlenie preparátu plným kužeľom svetla, a objektívy s fázovým kontrastom, ktoré sa líšia od pravidelné témyže v ich hlavnom ohnisku je priesvitná fázová platňa vo forme prstenca, spôsobujúca fázový posun svetla prechádzajúceho cez ňu. Osvetlenie je inštalované tak, aby všetko svetlo prechádzajúce cez prstencovú membránu kondenzora následne prechádzalo cez fázový krúžok umiestnený v šošovke.

Pri skúmaní preparátu všetko svetlo prechádzajúce oblasťami preparátu, v ktorých nie sú žiadne predmety, prejde fázovým prstencom a poskytne jasný obraz pozadia. Svetlo prechádzajúce časticami prítomnými v prípravku, napr. bakteriálne bunky, dostane určitú fázovú zmenu a navyše bude rozdelená na dva lúče – nefraktovaný a difraktovaný. Nedifraktované lúče, ktoré následne prešli cez prstencovú fázovú platňu v šošovke, dostanú dodatočný fázový posun. Difraktované lúče budú prechádzať cez fázovú dosku a ich fáza sa nezmení. V rovine zornej clony okuláru bude dochádzať k interferencii (prekrývaniu) difraktovaných a nefraktovaných lúčov a keďže tieto lúče vstupujú do rôzne fázy dôjde k ich vzájomnému čiastočnému tlmeniu a zníženiu amplitúdy. To spôsobí, že mikrobiálne bunky budú tmavé na svetlom pozadí.

Významnými nevýhodami mikroskopie s fázovým kontrastom je nízky kontrast výsledných obrazov a prítomnosť svetelných haló okolo objektov. Mikroskopia s fázovým kontrastom nezvyšuje rozlišovaciu schopnosť mikroskopu, ale pomáha identifikovať detaily štruktúry živých baktérií, štádiá ich vývoja, zmeny v nich pod vplyvom rôznych činidiel (antibiotiká, chemikálie atď.).

Elektrónová mikroskopia.Študovať štruktúru buniek na subcelulárnych a molekulárnych úrovniach a elektrónová mikroskopia sa používa aj na štúdium vírusov. Hodnota elektrónovej mikroskopie spočíva v jej schopnosti rozlíšiť objekty, ktoré sa nedajú rozlíšiť optický mikroskop vo viditeľnom alebo ultrafialovom svetle. Malá vlnová dĺžka elektrónov, ktorá klesá priamo úmerne s priloženým urýchľovacím napätím, umožňuje rozlíšenie, t.j. rozlišovať ako samostatné objekty vzdialené len 2A (0,2 nm alebo 0,0002 µm) alebo ešte menej, pričom hranica rozlíšenia svetelnej optiky leží okolo 0,2 µm (závisí to od vlnovej dĺžky použitého svetla).

Elektrónová mikroskopia, pri ktorej sa obraz získava prechodom (prenosom) elektrónov cez vzorku, sa nazýva transmisná mikroskopia. Pri skenovacej (rastrovej) alebo tunelovej elektrónovej mikroskopii zväzok elektrónov rýchlo skenuje povrch vzorky a spôsobuje žiarenie, ktoré cez katódovú trubicu vytvára obraz na svetelnej obrazovke mikroskopu, podobný vytváraniu televízneho obrazu.

Základná optická konštrukcia elektrónového mikroskopu je podobná ako pri svetelnom mikroskope, v ktorom sú všetky optické prvky nahradené zodpovedajúcimi elektrickými: zdroj svetla je nahradený zdrojom elektrónov, sklenené šošovky sú nahradené elektromagnetickými šošovkami. V transmisných elektrónových mikroskopoch sa rozlišujú tri systémy: elektrón-optický, vákuový a napájací.

Zdrojom elektrónov je elektrónové delo pozostávajúce z volfrámovej tepelnej katódy v tvare V, ktorá po zahriatí na 2900°C a privedení konštantného napätia do 100 kV v dôsledku tepelnej emisie emituje voľné elektróny, ktoré sú potom urýchlený elektrostatickým poľom vytvoreným medzi zaostrovacou elektródou a anódou. Elektrónový lúč sa potom vytvorí pomocou kondenzátorových šošoviek a nasmeruje sa na skúmaný objekt. Elektróny prechádzajúce objektom v dôsledku jeho rôzne hrúbky a elektrické hustoty sa vychyľujú pod rôznymi uhlami a vstupujú do šošovky objektívu, ktorá tvorí prvé zväčšenie objektu.

Po šošovke objektívu vstupujú elektróny do medzišošovky, ktorá je navrhnutá tak, aby plynulo menila zväčšenie mikroskopu a získavala difrakciu z oblastí skúmanej vzorky. Projekčná šošovka vytvára konečný zväčšený obraz objektu, ktorý je nasmerovaný na fluorescenčné plátno. V dôsledku interakcie rýchlych elektrónov s fosforom obrazovky, viditeľný obraz objekt. Po zaostrení sa ihneď fotografuje. Zväčšenie konečného obrazu na obrazovke je definované ako súčin zväčšení daných objektívom, medzišošovkami a projekčnými šošovkami.

Ultratenké rezy rôznych tkanív, buniek, mikroorganizmov, ako aj celé bakteriálne bunky, vírusy, fágy, ako aj subcelulárne kultúry izolované pri rôznych spôsoboch deštrukcie buniek, možno podrobiť elektrónovému mikroskopickému vyšetreniu.

Druhy elektrónové mikroskopy:

1) Transmisný elektrónový mikroskop (TEM) je zostava, v ktorej sa obraz z ultratenkého predmetu (hrúbka asi 0,1 µm) vytvára ako výsledok interakcie elektrónového lúča so vzorkou, po ktorom nasleduje zväčšenie magnetickými šošovkami ( objektív) a záznam na fluorescenčnú obrazovku. Na registráciu obrazu je možné použiť senzory, napríklad CCD matricu. Prvý praktický transmisný elektrónový mikroskop zostrojili Albert Prebus a J. Hillier na Univerzite v Toronte (Kanada) v roku 1938 pomocou koncepcie, ktorú predtým navrhli Max Knoll a Ernst Ruska.

2) Rastrovací elektrónový mikroskop (SEM) je zariadenie, ktoré umožňuje získať snímky povrchu vzorky s vysokým rozlíšením (niekoľko nanometrov). riadok dodatočné metódy umožňuje získať informácie o chemickom zložení povrchových vrstiev;

3) Rastrovací tunelový mikroskop (STM, angl. STM - Scanning tunneling microscope) - prístroj určený na meranie reliéfu vodivých plôch s vysokým priestorovým rozlíšením. Pri STM sa ostrá kovová ihla privedie k vzorke vo vzdialenosti niekoľkých angstromov. Keď sa na ihlu aplikuje malý potenciál vzhľadom na vzorku, dôjde k tunelovému prúdu. Veľkosť tohto prúdu závisí exponenciálne od vzdialenosti vzorka-ihla. Typické hodnoty sú 1-1000 pA pri vzdialenostiach okolo 1 Á.

Moderné modely elektrónové mikroskopy sú navrhnuté tak, aby spájali schopnosti transmisných aj rastrovacích mikroskopov a možno ich jednoducho previesť z jedného typu na druhý.

Transmisná elektrónová mikroskopia sa používa na štúdium ultratenkých rezov mikróbov, tkanív, ako aj štruktúry malých predmetov (vírusy, bičíky atď.), v kontraste s kyselinou fosfowolfrámovou, uranylacetátom a depozíciou kovov vo vákuu. Skenovacia elektrónová mikroskopia sa používa na štúdium povrchu predmetov. Transmisnou elektrónovou mikroskopiou sa získajú rovinné obrazy objektu a skenovaním je možné získať trojrozmerné trojrozmerný obraz. V bakteriológii je skenovanie najúčinnejšie na identifikáciu procesov a iných povrchových štruktúr, na určenie tvaru a topografických vzťahov v kolóniách aj na povrchu infikovaných tkanív.

Pri skenovacej mikroskopii sa vzorka fixuje, suší v chlade a vákuovo poťahuje zlatom alebo inými ťažkými kovmi. Týmto spôsobom sa získa replika (odtlačok prsta), ktorá sleduje obrysy vzorky, ktorá sa následne naskenuje.

Nevýhody elektrónového mikroskopu:

1) materiál pripravený na výskum musí byť mŕtvy, pretože počas procesu pozorovania je vo vákuu;

2) je ťažké si byť istý, že sa objekt reprodukuje živá bunka vo všetkých jeho detailoch, pretože upevnenie a zafarbenie študovaného materiálu môže zmeniť alebo poškodiť jeho štruktúru;

3) samotný elektrónový mikroskop a jeho údržba sú drahé;

4) príprava materiálu na prácu s mikroskopom je časovo náročná a vyžaduje si vysokokvalifikovaný personál;