TẠI SAO KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ CÓ THỂ PHÓNG ĐẠI
VẬT THỂ LÊN HÀNG TRIỆU LẦN?
Đặt một con bọ rùa dưới kính phóng đại rồi dịch chuyển kính hiển vi đến một cự ly thích hợp, bạn sẽ nhìn thấy một con bọ rùa to hơn gấp vài lần so với ban đầu. Thực ra, đây là ảnh con bọ rùa đã được phóng đại. Nếu có hai chiếc kính phóng đại rồi chồng chúng lên nhau và điều chỉnh đến vị trí thích hợp để quan sát con bọ rùa này, ảnh con bọ rùa này sẽ trở lên to hơn. Kính hiển vi quang học dùng trong phòng thí nghiệm sinh vật chính là dựa vào nguyên lý này để chế tạo ra.
Trong kính hiển vi quang học có một cái ống, không dài lắm, gọi là ống kính; ở hai đầu của nó và bên trong có lắp vài thấu kính thuỷ tinh, như vậy nó đã trở thành kính phóng đại. Thông thường mà nói, thấu kính càng nhiều ống kính càng dài thì số lần phóng đại càng lớn. Vậy có thể tăng số thấu kính một cách không hạn chế độ tăng số lần phóng đại không? Tuy tăng số lượng thấu kính có thể tăng độ phóng đại nhưng do tăng số thấu kính sẽ làm cho phẩm chất của ảnh thấp đi, tức là ảnh sau khi phóng đại sẽ không rõ và không thể phân biệt ra hình dạng chân thực của nó.
Để tăng độ phóng đại của kính hiển vi, con người đã nghiên cứu rất nhiều về cấu tạo của thấu kính và công nghệ mài dũa thuỷ tinh. Khi khả năng phóng đại đạt tới khoảng 2500 lần sẽ không thể năng cao khả năng phóng đại của kính hiển vi nữa, đó là vì kính hiển vi quang học phản ánh ảnh vật dựa vào ánh sáng có thể nhìn thấy, nếu vật thể được quan sát khi được so sánh với ánh sáng sóng dài có thể nhìn thấy, thì khi ánh sáng chiếu lên vật thể sẽ vòng quay lại và không có ảnh do ánh sáng phản xạ ra, vì thế chúng ta cũng không thể nhìn thấy hình thái của vật thể.
Sau thời gian nghiên cứu dài, con người đã phát hiện ra sóng điện tử. Bởi vì hạt điện có mang điện tích âm nên khi nó bị điện cao áp hút và vận động với tốc độ cao, nó sẽ có tính dao động của ánh sáng. Điện áp dương càng cao, tốc độ hạt điện vận động càng nhanh, bước sóng của nó càng ngắn. Khi điện áp dương đạt tới 50.000 Vôn, bước sóng của sóng điện tử chỉ bằng 1/100. 000 đến 1/180.000 bước sóng của ánh sáng có thể nhìn thấy, cho nên kính hiển vi được chế tạo bằng sóng điện tử có khả năng phân biệt cao hơn nhiều so với kính hiển vi quang học, nó có thể nâng cao khả năng phóng đại lên tới vài nghìn lần, thậm chí tới vài triệu lần. Loại kính hiển vi này được gọi là kính hiển vi điện tử.
Loại kính hiển vi đơn giản nhất là kính hiển vi do súng điện tử, vật kính, kính chiếu xạ cấu tạo thành. Súng điện tử do một dây tóc hình chữ V và một miếng kim loại có một lỗ nhỏ ở giữa cấu tạo thành. Sau khi cắm điện dây tóc phát ra nhiệt và phóng các hạt điện, các hạt điện sẽ bị điện áp cực đương hút và làm tăng nhanh tốc độ vận động của các hạt điện, một phần hạt điện tốc độ cảo sẽ xuyên qua lỗ nhỏ ở giữa miếng kim loại cục dương và hình thành nên tia điện tử, bởi vì nó có tính chất của sóng điện tử nên nó tương tương tự với nguồn ánh sáng của kính hiển vi quang học.
Khi đã có nguồn ánh sáng, còn cần phải có thấu kính có tác dụng phóng đại. Thấu kính trong kính hiển vi điện tử là một dạng thấu kính điện tử, nó do hai miếng sắt có lỗ nhỏ đồng tâm và có từ cực khác nhau cấu thành, từ tính của nó được sinh ra thông qua cuộn dây của dòng điện một chiều, cho nên được gọi là thấu kính điện tử. Từ trường bên trong lỗ nhỏ có thể làm cho tia điện tử xoay chuyển, điều này giống với hiện tượng khúc xạ ánh sáng thông qua thấu kính thuỷ tinh, cho nên nó giống với thấu kính thuỷ tinh, cũng có tác đụng phóng đại. Khi tia điện tử chiếu vào vật cần được quan sát rồi được phóng đại qua vật kính và kính chiếu rọi, cuối cùng chiếu lên màn huỳnh quang và hiển thì ra hình ảnh. Khả năng phóng đại của thấu kính điện từ là vô cùng lớn, khả năng phóng đại của một thấu kính điện từ có thể đạt tới vài trăm lần, ba thấu kính điện từ có thể phóng đại vật thể lên 200000 lần đến hàng triệu lần.
Do kính hiển vi điện tử có khả năng phóng đại cực lớn và khả năng phân tích rất nhanh, cho nên nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như luyện kim, sinh vật, hoá học, vật lý và y học,....
