أنواع المجهر الإلكتروني

يُعتبر المجهر الإلكتروني من أهم الأدوات التي أحدثت ثورة في عالم العلوم، حيث مكّنت العلماء والباحثين من رؤية تفاصيل دقيقة للغاية لا يمكن رؤيتها بالمجهر الضوئي التقليدي. تخيل أنك تستطيع رؤية الذرات الفردية أو دراسة التركيب الداخلي للخلايا الحية بتفصيل لا مثيل له! هذا ما يتيحه لنا المجهر الإلكتروني. تجاوزت قوة تكبير المجهر الإلكتروني حدود المجهر الضوئي بشكل كبير، وذلك باستخدام الإلكترونات بدلاً من الضوء لتكوين صورة مكبرة للعينة. هذه القدرة على التكبير العالية فتحت آفاقًا جديدة في مجالات متعددة مثل علم الأحياء، وعلم المواد، والطب، وتكنولوجيا النانو. لفهم إمكانيات هذه التقنية الثورية، من الضروري التعرف على الأنواع المختلفة للمجهر الإلكتروني وكيفية عملها والمجالات التي تخدمها. في هذا المقال، سنستعرض أبرز أنواع المجاهر الإلكترونية، مع شرح مبسط لآلية عملها وتطبيقاتها المختلفة، لنلقي نظرة فاحصة على هذا العالم المدهش.

المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)

المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) هو أحد أكثر أنواع المجاهر الإلكترونية استخدامًا. يعمل هذا النوع عن طريق مسح سطح العينة بحزمة إلكترونية مركزة. تتفاعل الإلكترونات مع ذرات العينة، مما ينتج إشارات مختلفة يتم جمعها وتحليلها لتكوين صورة. تتميز صور SEM بأنها ثلاثية الأبعاد وذات دقة عالية، مما يسمح بدراسة تضاريس سطح العينة وتركيبها الكيميائي. يستخدم SEM على نطاق واسع في علم المواد لفحص أسطح المعادن والبوليمرات والسيراميك، وفي علم الأحياء لدراسة الخلايا والأنسجة بعد معالجتها وتثبيتها. تعتبر سهولة تحضير العينات نسبيًا ميزة أخرى تجعل SEM خيارًا شائعًا بين الباحثين. اقرأ أيضًا: الشامبو والبلسم بعد البروتين.

المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)

المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) يوفر دقة أعلى من SEM، لكنه يتطلب تحضير عينات أكثر تعقيدًا. بدلاً من مسح سطح العينة، تمر حزمة الإلكترونات عبر عينة رقيقة للغاية. تتفاعل الإلكترونات مع العينة، وتتشتت بزوايا مختلفة اعتمادًا على التركيب والكثافة الموضعية. يتم تكبير الإلكترونات التي تمر عبر العينة بواسطة مجموعة من العدسات الكهرومغناطيسية لتكوين صورة على شاشة فلورية أو كاشف إلكتروني. تسمح صور TEM بدراسة التركيب الداخلي للعينة بتفاصيل ذرية تقريبًا. يستخدم TEM على نطاق واسع في علم المواد لدراسة العيوب البلورية والتركيب المجهري للمعادن والسبائك، وفي علم الأحياء لدراسة التركيب الداخلي للخلايا والعضيات الخلوية والفيروسات.

المجهر النفقي الماسح (STM)

المجهر النفقي الماسح (STM) هو نوع من المجاهر الماسحة التي تعتمد على ظاهرة النفق الكمي. يتكون STM من طرف حاد للغاية يتم وضعه بالقرب من سطح العينة. يتم تطبيق جهد كهربائي صغير بين الطرف والعينة، مما يؤدي إلى تدفق تيار كهربائي صغير (تيار النفق) حتى عندما لا يكون الطرف ملامسًا للعينة. يعتمد حجم تيار النفق بشكل كبير على المسافة بين الطرف والعينة. من خلال الحفاظ على تيار النفق ثابتًا أثناء مسح الطرف لسطح العينة، يمكن الحصول على صورة عالية الدقة لسطح العينة على المستوى الذري. يستخدم STM لدراسة خصائص الأسطح الذرية والجزئية، ولتعديل المواد على المستوى الذري، وهو أداة أساسية في تكنولوجيا النانو.

المجهر الإلكتروني لانبعاث المجال (FE-SEM)

المجهر الإلكتروني لانبعاث المجال الماسح (FE-SEM) هو نسخة محسنة من SEM، حيث يستخدم مصدر إلكتروني لانبعاث المجال لإنتاج حزمة إلكترونية أكثر سطوعًا وتركيزًا. تتيح هذه الحزمة الإلكترونية الحصول على صور SEM بدقة أعلى وبضوضاء أقل، خاصة عند التكبيرات العالية. يستخدم FE-SEM على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب تصوير تفاصيل دقيقة جدًا، مثل دراسة المواد النانوية والأجهزة الإلكترونية الصغيرة.

نصائح لاستخدام المجهر الإلكتروني بكفاءة

• تحضير العينة بدقة: جودة الصورة تعتمد بشكل كبير على تحضير العينة بشكل صحيح.
• اختيار النوع المناسب من المجهر: تحديد المجهر المناسب بناءً على طبيعة العينة والهدف من الدراسة.
• التحكم في معلمات التشغيل: ضبط الجهد والتيار والمسافة بين العدسة والعينة للحصول على أفضل صورة.
• الصيانة الدورية: الحفاظ على نظافة المجهر وتنظيفه بانتظام لضمان الأداء الأمثل.
• استخدام برامج تحليل الصور: استخدام البرامج المتخصصة لتحليل الصور الناتجة واستخلاص البيانات الكمية.
• التدريب المناسب: التأكد من أن المستخدمين مدربون تدريباً جيداً على تشغيل المجهر وصيانته.

الأسئلة الشائعة

س: ما هو الفرق بين المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني؟

ج: يستخدم المجهر الضوئي الضوء لتكوين صورة مكبرة، بينما يستخدم المجهر الإلكتروني الإلكترونات. تتميز المجاهر الإلكترونية بقدرة تكبير أعلى بكثير من المجاهر الضوئية.

س: ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار نوع المجهر الإلكتروني؟ اقرأ أيضًا: أفضل كريمات التجاعيد.

ج: يجب مراعاة طبيعة العينة، والدقة المطلوبة، والتحضير الممكن للعينة، والميزانية المتاحة. اقرأ أيضًا: أفضل حقائب اليد المسائية.

س: هل يمكن استخدام المجهر الإلكتروني لدراسة العينات الحية؟

ج: بشكل عام، تتطلب المجاهر الإلكترونية عينات ثابتة ومفرغة من الهواء، مما يعني أنها غير مناسبة لدراسة العينات الحية بشكل مباشر. ومع ذلك، هناك تقنيات متقدمة تسمح بدراسة العينات الحية في ظروف خاصة. اقرأ أيضًا: أفضل عطور Issey Miyake للنساء.

س: ما هي تكلفة المجهر الإلكتروني؟

ج: تتراوح تكلفة المجاهر الإلكترونية من عشرات الآلاف إلى ملايين الدولارات، اعتمادًا على النوع والمواصفات.

س: ما هي التطبيقات الرئيسية للمجهر الإلكتروني في علم المواد؟

ج: تشمل التطبيقات الرئيسية دراسة العيوب البلورية، والتركيب المجهري للمعادن والسبائك، وخصائص الأسطح. اقرأ أيضًا: أفضل محرك محرك جبل جدار الجدار.