أنواع المجهر الإلكتروني

المجهر الإلكتروني هو تقنية متقدمة تُستخدم للحصول على صور كهربائية عالية الدقة للعينات البيولوجية وغير البيولوجية. وتتعدد أنواعه، ومنها:

المجهر الإلكتروني النافذ

يمثل المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) أداة دقيقة تعمل على توجيه شعاع إلكتروني ذي جهد عالٍ يتم إنتاجه من مصدر إشعاعي إلكتروني. يقوم هذا الشعاع بالتفاعل مع العينة المراد فحصها، مما ينتج عنه صورة مكبرة يتم عرضها من خلال العدسة الموضوعية للمجهر. يعتبر TEM من أبرز أنواع المجاهر المستخدمة في الوقت الحالي، حيث تم تطويره على يد العالم إرنست روسكا بالتعاون مع ماكس كنول في عام 1931، وهو مشابهاً لمجهر الضوء التقليدي.

استخدامات المجهر الإلكتروني النافذ

يستخدم المجهر الإلكتروني النافذ في العديد من المجالات، بما في ذلك الطب، وعلم الأحياء، والمواد، وكذلك في تحليل الطب الشرعي، ودراسة الأحجار الكريمة والمعادن، وتطبيقات تكنولوجيا النانو. ومن أهم استخداماته:

• تصوير المكونات الداخلية للخلايا.
• تصوير تركيب جزيئات البروتين.
• دراسة تنظيم الجزيئات في الفيروسات والبنى الخلوية.
• تحليل ترتيب جزيئات البروتين في أغشية الخلايا.
• تصنيع رقائق الكمبيوتر والسيليكون.
• الكشف عن العيوب والكسور في العينات صغيرة الحجم.

إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني النافذ

يمتاز المجهر الإلكتروني النافذ بإنتاج صور ثنائية الأبعاد بالأبيض والأسود عالية الدقة، حيث يصل التكبير إلى حوالي مليوني ضعف. كما أنه سهل الاستخدام ولا يحتاج إلى وقت طويل للتدريب. ومع ذلك، فإنه يتسم ببعض العيوب:

• يتطلب المجهر عينات رقيقة للغاية، حيث لا يتجاوز سمك العينة 100 نانومتر، مما يستدعي استخدام جهاز ميكروتوم لقطع شرائح دقيقة.
• تحتاج العينات المراد فحصها إلى تثبيت كيميائي للحفاظ على هيكلها أثناء الفحص.
• يجب أن تكون جميع العينات مجففة تماماً من السوائل.
• تعتبر تكلفة المجهر الإلكتروني النافذ مرتفعة وحجمه كبير.

المجهر الإلكتروني الماسح

المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) هو جهاز يقوم بإنتاج صور مكبرة للعينات من خلال تقنية المسح النقطي، حيث تُوجه حزمة إلكترونية مركزة عبر منطقة من العينة، وتفقد هذه الحزمة طاقتها وتحولها إلى أشكال متنوعة من الطاقة لعرض تفاصيل العينة المدروسة. تم تطويره في خمسينيات القرن الماضي على يد الأستاذ الدكتور تشارلز أوتليف مع مجموعة من طلابه.

استخدامات المجهر الإلكتروني الماسح

تتراوح استخدامات المجهر الإلكتروني الماسح بشكل واسع، وتعتبر أكثر شمولية مقارنة بالمجهر الإلكتروني النافذ. ومن أهم استخداماته:

• دراسة المواد الكيميائية، والفضائية، والإلكترونية.
• تحسين وتطوير الأسلاك النانوية المستخدمة كأجهزة استشعار للغاز.
• مراقبة جودة أشباه الموصلات.
• تصنيع الرقاقات الدقيقة في الأجهزة الإلكترونية.
• الأبحاث البيولوجية المتعلقة بالفيروسات والبكتيريا وأنسجة الحيوانات.
• المساهمة في تحقيقات الطب الشرعي.
• الأبحاث الجيولوجية.
• دعم المجال الطبي من خلال تحديد الأمراض، واختبار اللقاحات.
• الكشف عن العيوب والكسور السطحية.

إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني الماسح

يمتاز المجهر الإلكتروني الماسح بإنتاج صور ثلاثية الأبعاد، مع القدرة على تصوير العينات كبيرة الحجم، حتى بحجم عدة سنتيمترات، ويمكنه أيضاً استخدام العينات المبللة. إلا أنه له بعض العيوب:

• مكلف ويأتي بحجم كبير.
• يتطلب إعداد العينات مهارات خاصة ومتدرب.
• يجب أن يعمل في بيئة خالية من التداخلات الكهربائية أو المغناطيسية أو الاهتزاز.
• على الرغم من تقديمه صوراً عالية الدقة، إلا أنها أقل دقة من تلك المقدمة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ.

أجزاء المجهر الإلكتروني

يتكون المجهر الإلكتروني من مجموعة من الأجزاء الرئيسية، وكل جزء يؤدي وظيفة معينة، وأهم هذه الأجزاء:

• بندقية إلكترونية

تعمل كمسدس يطلق خيوط من مادة التنجستن الساخنة لتوليد الإلكترونات.

• العدسات الكهرومغناطيسية

يحتوي المجهر الإلكتروني على مجموعة من العدسات الكهرومغناطيسية التي تعزز تكبير صورة العينة، ومن هذه العدسات:

• عدسة المكثف التي تركز شعاع الإلكترونات على العينة.
• العدسة الموضوعية التي تتكون من ملفات مغناطيسية لتشكيل الصورة المكبرة المتوسطة.
• العدسات البصرية التي تشكل الصورة المكبرة النهائية.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام غشاء رقيق جداً مكون من مادة الكربون أو الكولوديون، مثبت عبر شبكة معدنية.

• نظام عرض وتسجيل الصور

بعد الحصول على الصورة النهائية المكبرة، يتم عرضها من خلال نظام مخصص يتكون من شاشة فلورية وكاميرا لتسجيل الصورة.