Kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử là thiết bị dùng để quan sát cấu trúc vi mô của vật thể rắn, hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng sóng điện tử được gia tốc ở hiệu điện thế cao để nhìn rõ hơn (khác với kính hiển vi quang học dùng ánh sáng khả kiến).

Thỉnh thoảng, thuật ngữ 'kính hiển vi điện tử' cũng được sử dụng để chỉ các loại kính hiển vi khác dùng chùm ion để quan sát (như kính hiển vi heli, kính hiển vi chùm ion...), nhưng cách sử dụng này không hoàn toàn chính xác.

(Bài viết còn sơ lược, cần được bổ sung thêm thông tin)

Hai loại kính hiển vi điện tử phổ biến nhất hiện nay là:

• Kính hiển vi điện tử truyền qua (Tiếng Anh: Transmission Electron Microscope, viết tắt TEM).
• Kính hiển vi điện tử quét (Tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, viết tắt SEM).

Lịch sử:

Vào những năm 1920, hai thành tựu khoa học quan trọng đã mở đường cho sự phát triển của kính hiển vi điện tử:

- Thực nghiệm đã chứng minh đúng đắn thuyết De Broglie (1924) về tính chất sóng của các hạt chuyển động.

- Vào năm 1926, H. Busch đã chứng minh rằng có thể sử dụng điện từ trường để điều chỉnh chùm tia điện tử đang di chuyển. Tương tự như thấu kính thủy tinh đối với ánh sáng khả kiến, điện từ trường có khả năng điều khiển chùm điện tử.

Từ năm 1928 đến 1929, H. Busch và E. Ruska đã đề xuất việc nghiên cứu và phát triển thấu kính điện từ (Tiếng Anh: electromagnetic lense), bao gồm cả nguyên lý hoạt động và thiết kế chế tạo. Đến năm 1932, họ công bố thiết kế sơ bộ của kính hiển vi điện tử đầu tiên. Năm 1938, E. Ruska và Van Borries đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo kính hiển vi điện tử cho Siemens & Halske.

Độc lập với nhóm nghiên cứu trên, vào năm 1939, dưới sự chỉ đạo của các chuyên gia như E. F. Burton, A. Prebus và J. Hillier tại trường Toronto (Canada), đã phát triển kính hiển vi điện tử với các thấu kính điện từ.

Ban đầu, với sự ứng dụng của các thành tựu khoa học và công nghệ trước khi xảy ra chiến tranh thế giới thứ hai, các kính hiển vi điện tử truyền qua (Tiếng Anh: Transmission Electron Microscope, viết tắt là TEM) có khả năng phân giải dưới 2 nanomet (nm). Lúc bấy giờ, kính hiển vi tốt nhất chỉ đạt được độ phân giải 150 nm.

Sau khi R. Heidenreich phát triển phương pháp chế tạo lá nhôm cực mỏng (~1000 nm) cho phép chùm điện tử với điện thế gia tốc 100 kV có thể xuyên qua, đã mở ra một hướng mới trong việc sử dụng kính hiển vi điện tử để nghiên cứu vật liệu.

Vào năm 1994, hai công ty điện tử Japan Electron Optical Laboratory (JEOL) và Hitachi đã phát triển kính hiển vi điện tử JEM-ARM 1250.

(ARM: Atomic Resolution Microscope) có điện thế gia tốc lên đến 1250 kV, cho phép đạt độ phân giải 0,105 nm.

• Kính hiển vi điện tử truyền qua
• Kính hiển vi điện tử quét

Liên kết ngoài

• Nanaoanalytical TEM tại Kelvin Nanocharacterisation Centre, Glasgow
• Dự án SuperSTEM, Vương quốc Anh Lưu trữ 2007-05-09 trên Wayback Machine