ELEKTRON MİKROSKOBU

ELEKTRON MİKROSKOBU; Alm. Elektronen
mikroskop (n), Fr. Microscope électronique,
İng. Electron microscope. Bir cismin büyük görüntüsünü
elde etmek için elektron kullanılan mikroskop.
Bir cismi yaklaşık bir milyon defa büyütüp,
bunu bir ekranda göstermek ve buradan fotoğrafını
almak mümkündür. Meselâ, bu kadar
büyütmeyle bir kristal şebekesindeki atomların
dizilişindeki çarpılmaları görmek mümkündür. En
iyi optik mikroskoplarda ise bu büyütme ancak
birkaç bin defâ olmaktadır.
Görüntü: Optik mikroskoplarda görüntünün
elde edilmesinde ışık kullanılırken, elektron mikroskoplarında,
ışık yerine elektron kullanılır. Elektronun
dalga boyu, ışığa göre birkaç bin defa daha
küçük olduğu için, bu mikroskopla daha ayrıntılı
görüntüler elde etmek mümkündür. Bâzı elektron
mikroskoplar, 0 , 2 nanometre (nm)lik cismi net
gösterebilmekteyken, en iyi optik mikroskoplar
250 nm’lik bir güce sâhiptir. Bir nanometre, 10
Angstrom olup, 10‘ 10 metreye karşı gelir.
Kullanım yeri: En önemli kullanış yerleri;
metallerdeki atom dizilerindeki çarpılmalar, virüs vebakterilerin yapıları ve her türlü yüzeylerin incelenmesi
olarak sayılabilir. Uygulamada bu mikroskoplar
tam büyütme kapasiteleri ile nadiren kullanılır.
Yeni gelişmelerle, 50 nm’lik bir bölgede, mevcut
her kimyâsal elemanın yaydığı X ışınlarının
ölçülmesi ile mikro kimyâsal analiz yapılabilmektedir.
Bu suretle 10″ 16 gramlık bir miktar analiz için
yeterli olmaktadır. Elektron mikroskoplarını çalışma
prensibi yönünden ikiye ayırmak mümkündür.
Bir türünde, görüntü, yansıyan elektron ışınlarından
faydalanılarak elde edilirken, diğer türünde cisimden
geçen ışınlar görüntüyü hâsıl eder.
Târihî gelişim ve temel prensipler: Optik
mikroskopların gelişmesi ile daha büyük görüntüler
elde edilmiştir. Ancak optik mikroskopların,
ışığın yarı dalga boyu olan 250 nm’den daha küçük
ayrıntıyı göstermeleri mümkün değildir. Elektronlar,
önceleri “katot ışınları” ismiyle kullanılmaktaydı.
Bunlar vakum tüpleri içinde elde edilip, elektrik
alanları içinde hızlandırılmaktaydı. Elektrik
ve manyetik alanlar tarafından saptırılan bu ışınlar,
bir ekranda görünür hâle getirilirdi. Bunun yanında,
elektrik taşıyan bobin kullanılarak katot ışınlarını
küçük bir alana odaklamak mümkün olmaktaydı.
İlk defâ 1926’da Alman fizikçisi H.Busch
teorik olarak optik merceğin ışığı bir odakta topladığı
gibi, manyetik sargının, elektronları bir odakta
toplayabileceğini göstermiştir.
1928’de Berlin Teknik Üniversitesinde Max
Knoll ve Ernst Ruska tarafından yapılan deneylerle
art arda büyütme kullanarak büyük görüntüler elde
etmenin mümkün olduğu anlaşılmıştır. Konulan
iki bobinle 13 defâ büyütmek mümkün olmuştu.
İlk pratik elektron mikroskobunun 1933’te Emst
Ruska tarafından yapıldığı bilinmektedir. Elektron
merceklerinde daha sonra yapılan gelişmelerle,
manyetik bobin bir demir kap içine alınmış ve iç halkada
küçük bir hava deliği bırakılmıştı. Esas olarak
bu prensip günümüzde de kullanılmaktadır. Emst
Ruska ile elektron mikroskop, optik mikroskobun
büyütme gücünü geride bırakmıştı.
Geçirimli mikroskop: Bunlar optik mikroskoba
benzer bir çalışma sistemine sâhiptirler. Tek
fark, ışık ışını yerine elektron ışını kullanılmasıdır.
Fizikî çalışma sistemi tamâmen farklı olmasına
rağmen, burada optik mercekler yerine elektron
mercekleri kullanılır. Görüntü bir ekranda veya
fotografik levhada elde edilir. Elektronlar çok kolay
yollarından sapabileceklerinden, bütün işlem
ve görüntünün elde edilmesi tamamen bir vakum
içerisinde gerçekleştirilir.
Elektronlar, tungstenden akkor flamanlı elektrikle
ısıtılan elektron tabancasından elde edilir.
Anodla, flaman arasına 1 0 0 . 0 0 0 voltluk bir potansiyel
farkı tatbik edilir. Flamandan yayılan
elektronlar hızlandırılır ve ekranda yeterli bir görüntü elde etmek için kâfi bir güçte olması sağlanır.
Bu safhada 500.000 defa büyük bir görüntü elde
etmek mümkündür. Optik mikroskoptaki gibi
ışınlandırma belirli bir bölgede yoğunlaştırılabilir.
Ancak çok yoğunlaştırma polimerler ve biyolojik
maddeler gibi cisimlerde zararlar doğurabilir.
Cisme en yakın olan elektron merceği, âlette
en önemli olanıdır. Bu mercek, 50-100 arasında ara
bir büyütme elde eder. Büyütme işleminde, gelen
ışın denemelerinin açısal genişliği küçüldüğü için,
projektör sistemi bu büyütülmüş görüntüyü kolayca
işler. Hemen hemen bütün elektron mikroskoplarında
iki veya üç mercek mevcuttur. Bunlar
250-500.000 arasında bir büyütme sağlar.
Taramalı mikroskop: Optik mikroskoptan
daha çok kapalı devre televizyon sistemine benzer.
İlk bölümde, televizyon kamerasına benzer bir şekilde,
net olarak odaklandırılmış elektron merceği
tarafından cisim üzerine odaklandırılır. Çarptığı
yerden gelen elektronlar toplanır ve güçleri
yükseltilir. Mikroskobun ikinci bölümü televizyon
alıcısına benzer ve burada bir katot ışını tüpü
mevcuttur. Böylece yüksek kaliteli televizyon resmine
benzer bir görüntü elde edilir. Yapı olarak daha
önceleri açıklanan tür gibidir. Sâdece düzeni
farklıdır. Bu cins mikroskoplar taramalı olarak da
kullanılır. Genel olarak sert yüzlerin 20-50 nm’lik
hassaslıktaki incelenmesinde kullanılır. Odaklama
ile çeşitli derinlikte görüntüler elde edilebildiğinden
üç boyutlu hissi veren resimler elde etmek
mümkün olmaktadır. Bâzı deneysel mikroskoplarla
3 nm’lik hassaslığa kadar inmek mümkün olmaktadır.
Cisimden gelen elektronlar mikro elektrik
ve manyetik alanları da hassas hâle getirebildiğinden,
elektrik ve manyetik alanların görüntüsünü
elde etmek mümkündür. Bundan faydalanılarak
bilgisayar ve benzerlerindeki çok küçük
elektronik devrelerin kontrolü yapılır. Elektronların
yönlerini değiştirmesinden, bir cisimdeki mikro
kristallerin dizilişini belirlemek mümkündür.
Kullanılışı: Elektron mikroskobun kullanılışı
zor değildir. Ancak âletin bakım ve temizliği büyük
önem taşır. Diğer bir önemli nokta incelenecek
nümûnenin hazırlanmasıdır. Taramalı mikroskopta
örnek çok ince olmalıdır. Meselâ 100 kilovatlık
bir âlette, bu 250 nm’den daha kalın olamaz.
Eğer cismin kalınlığı fazla ise ve elektron ışını
geçemiyorsa, cismin yüzeyi aseton ile nemlendirilmiş
bir plastik yüzeye bastırılır. Daha sonra
plastik tabaka buharlaştırılır. Sonucunda cismin yüzünün
ince karbondan meydana gelen bir benzeri
elde edilir. Metaller genellikle 200 nm’lik kalınlığa
indirildikten sonra incelenir. Biyolojik maddeler
ise, önce bir uygun epoksi reçinesine yerleştirilir.
Daha sonra ince tabakalara kesilir. Bâzan
cismi dondurup kesmek daha uygun olabilir.Elektron mikroskop altına konan cismin görüntüsü
bir ekrana düşürüleceği gibi doğrudan
doğruya fotoğrafı da çekilebilir.
İleri gelişmeler: Elektron mikroskopta daha
yüksek voltaj kullanılmak için çalışmalar yapılmaktadır.
Bu sûretle elektronların daha kalın ci-
* simlere nüfuz etmesi mümkün olmaktadır. Günümüzdeki
âletler bir milyon elektron voltluk hızlandırma
gücüne sâhiptir. Fransa ve Japonya’da daha
fazla voltluk hızlandırma gücüne sâhip elektron
mikroskopları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır