فهرس المحتويات
أجزاء المجهر الإلكتروني: نظرة معمقة
يُعدّ المجهر الإلكتروني أداة قوية تستخدم شعاعًا من الإلكترونات المتسارعة لتكوين صور ذات دقة عالية جدًا، مما يسمح لنا بدراسة تفاصيل دقيقة جدًا لعدة أنواع من المواد، بما في ذلك الأنسجة الحية.
يتميز المجهر الإلكتروني بقدراته الفريدة في مجالات البحث العلمي المختلفة، مثل: علم الأحياء، وعلم المواد، وعلوم الطب.
مدفع الإلكترونات: مصدر شعاع الإلكترونات
يشكل مدفع الإلكترونات (بالإنجليزية: Electron gun) النقطة الأساسية في المجهر الإلكتروني.
يتكون مدفع الإلكترونات من سلك مصنوع من التنجستن (عنصر كيميائي)، وعند تسخين هذا السلك تنبعث منه الإلكترونات.
يتم تسريع هذه الإلكترونات باستخدام مجال كهربائي، مما يؤدي إلى تكوين شعاع إلكتروني قوي.
العدسات الكهرومغناطيسية: مكبرات الصور
يحتوي المجهر الإلكتروني على ثلاثة أنواع من العدسات الكهرومغناطيسية تعمل على تكبير الصورة مع الحفاظ على دقة تفاصيلها:
- العدسة المكثفة الأولى (بالإنجليزية: The condenser lens): تلعب هذه العدسة دورًا أساسيًا في تركيز شعاع الإلكترون على العينة المراد فحصها.
- العدسة الشيئية (بالإنجليزية: Objective lense): تقوم هذه العدسة بتكبير الصورة بشكل كبير عند مرور شعاع الإلكترون عبرها بعد اختراقه للعينة. تتمتع هذه العدسة بقوة تكبير عالية، مما يسمح لها بتكوين صور مكبرة متوسطة.
- عدسات الإسقاط العينية (بالإنجليزية: Ocular lense): تُعد هذه العدسات المغناطيسية المجموعة النهائية التي تُكبر الصورة النهائية لتظهر على شاشة فلورية.
حامل العينة: النقطة المحورية
يتم تثبيت العينة المراد فحصها على غشاء رقيق للغاية مصنوع من الكربون أو الكولوديون، ويُثبت هذا الغشاء بواسطة شبكة معدنية.
يقوم حامل العينة (بالإنجليزية: Specimen holder) بتحريك العينة بِدِقّة تحت شعاع الإلكترون، مُمكنًا من مسح سطح العينة بدقة عالية.
الكاميرا والشاشة الفلورية: تسجيل الصور
يتم عرض الصورة النهائية على شاشة فلورية مكونة من الفوسفور، حيث تَسْتَجِيِ شاشة الفوسفور لشعاع الإلكترون بِإِنْبَعَاثِ ضوءٍ يظهر الصورة.
تحتوي الشاشة أيضًا على كاميرا لِتَسْجِيلِ هذه الصور بدقة ووضوح.
أنواع المجاهر الإلكترونية: الاختلافات والقدرات
يوجد نوعان رئيسيان من المجاهر الإلكترونية، وكل نوع له قدراته الخاصة في تصوير أنواع معينة من المواد:
المجهر الإلكتروني الماسح: التركيز على السطح
يُطلق عليه هذا الاسم لأنّ شعاع الإلكتروني يُمَسَح على سطح العينة بطريقة نقطية.
يوفر هذا النوع من المجاهر صورًا مفصلة للأسطح الخارجية للخلايا والكائنات الحية، مما يسمح لنا بدراسة تفاصيل سطحية دقيقة.
يمكن استخدامه أيضًا لتحديد أعداد الجسيمات، وحساب أحجامها.
المجهر الإلكتروني الانتقالي: اختراق الأعماق
يُستخدم هذا النوع من المجاهر لتصوير الأجزاء الداخلية للخلايا، مثل: هيكل جزيئات البروتين، وترتيب الجزيئات في الفيروسات، وخيوط الهيكل الخلوي، وترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا.
يعتمد هذا النوع من المجاهر على مرور الإلكترونات عبر عينات رقيقة للغاية.
ويُمكنه تكوين صور للأجزاء الداخلية للعينات، مما يجعله أداة قوية لدراسة الأجزاء الداخلية للخلايا والمواد ذات الحجم النانوي.
مزايا المجهر الإلكتروني: قوة التفصيل
يتميز المجهر الإلكتروني بمجموعة من المزايا التي تجعله أداة قوية في مختلف مجالات البحث العلمي:
- تكبير عالٍ جدًا: يُمكن للمجهر الإلكتروني تكبير العينات إلى أضعاف كبيرة، مما يسمح لنا بدراسة تفاصيل دقيقة جدًا للخلايا والمواد.
- دقة عالية: تُمكننا تقنية المجهر الإلكتروني من الحصول على صور واضحة وواضحة للتفاصيل الدقيقة، مُمكنةً من دراسة أشكال المواد وحجمها بشكل دقيق.
- تنوع الاستخدامات: يستخدم المجهر الإلكتروني في مجموعة واسعة من المجالات، مثل: علم الأحياء، وعلم المواد، وعلوم الطب، والهندسة.
- إمكانية العرض ثلاثي الأبعاد: يُمكن استخدام تقنيات متقدمة مع المجهر الإلكتروني لِتَصوير العيّنات ثلاثية الأبعاد، مُمكنةً من دراسة الشكل الفضائي للمواد.
- القدرة على تصوير الهياكل الصغيرة: يمكن للمجهر الإلكتروني تصوير الهياكل الصغيرة جدًا، مثل: الجزيئات، والفيروسات، وغيرها، مُمكنةً من دراسة هذه الهياكل بشكل دقيق.
- تَقْلِيلُ تَشَوُّهِ المادة: يتميز المجهر الإلكتروني بتَقْلِيلِ تَشَوُّهِ المادة خلال عملية التحضير، مُمكنةً من الحصول على صور دقيقة للعيّنات.
عيوب المجهر الإلكتروني: التحديات
على الرغم من المزايا العديدة للمجهر الإلكتروني، فإنه أيضًا يواجه بعض التحديات:
- يتطلب تدريبًا متخصصًا: يُمكن لِتَشغيل المجهر الإلكتروني وِفْقَ الطريقة الصحيحة أن يُتطلب مهارات خاصة وتدريب شديد في هذا المجال.
- كلفة مرتَفِعَة: يُعدّ المجهر الإلكتروني من الأدوات الباهظة الثمن، مُمكنةً أن تُشكل عائقًا كبيرًا في بعض الحالات .
- صعوبة تحضير العينات: يُتطلب تحضير العينات بشكل دقيق في المجهر الإلكتروني، مُمكنةً أن يُشكل تحديًا في بعض الأحيان.
- حساسية لِلاِهْتِزاز: يُعدّ المجهر الإلكتروني حساسًا للِاهْتِزاز، مُمكنةً أن يُؤثّر ذلك على دقة الصور الناتجة.
- استهلاك الطاقة: يستهلك المجهر الإلكتروني كمية كبيرة من الطاقة، مُمكنةً أن يُشكل تحديًا في بعض الحالات.
