Hiển vi điện tử là loại kính duy nhất cho phép trực tiếp nghiên cứu siêu cấu trúc của sinh vật, tế bào, nguyên tử,... Khả năng phân giải của nó lớn hơn rất nhiểu so với hiển vi thường.
Đường đi của các tia trong 3 loại này như nhau, còn nguồn năng lượng của hiển vi điện tử không phải ánh sáng mà dùng chùm electron.
Một sợi kim loại đặt trong buồng chân khơng khi bị nung nóng thì phát ra các electron. Electron có thể tăng tốc nhờ điện trường. Trong mọi trường hợp, chùm electron phân bố’ theo đường thẳng như ánh sáng. Nó cũng có tính hạt và sóng. Độ dài sóng rất bé (Ằ = 0,0005nm) so sánh với X của ánh sáng là õõõnm.
Trong kính hiển vi điện tử, chùm electron được phát ra từ catôt bằng kim loại. Nhờ có cuộn từ tính làm tụ quang (nói ở trên), chùm electron hội tụ trên m ặt phẳng mẫu vật, rồi sau đó bị lệch đi vì cuộn từ tính khác. Cuộn này giữ vai trị như vật kính và làm tăng độ phóng đại của mẫu vật. Tại đây, chùm electron gặp “thấu kính” từ tính thứ ba hoạt động như thị kính hoặc thấu kính chiếu và làm tăng độ phóng đại của mẫu đã thu được từ vật kính. Ảnh cuối cùng của mẫu vật có thể nhìn thấy trên màn huỳnh quang hoặc cô" định trên kính ảnh.
Sơ đồ hai loại kính hiển vi thường và điện tử tuy giống nhau, song giữa chúng có khác biệt vơ cùng lốn. Ở kính hiển vi thường, sự hình thành ảnh phụ thuộc chủ yếu vào mức độ hấp thụ ánh sáng ở các chi tiết khác nhau của mẫu vật. Còn ở hiển vi điện tử, ảnh vật là do kết quả sự tán xạ của các electron. Sự tán xạ này cũng phụ thuộc bề dày mẫu vật, mật độ nguyên tử có trong mẫu vật, và đặc biệt là các nguyên tử của các nguyên tô" tham gia trong phân tử. Chỉ sơ" ngun tử càng cao thì khả năng gây tán xạ nguyên tử càng lớn. Thơng thường có c, H, 0 , N tham gia câu tạo
tê bào song chỉ sơ ngun tử thấp, khơng có vai trị lớn trong việc tạo ảnh, nên phải bố sung các nguyên tử nặng.
Kính hiển vi điện tử mối nhờ bổ sung các thiêt bị phụ trợ nên khả năng phóng đại có khi tới 1 triệu lần (hình 5.1).
TÁP TRUNG ANIl s \ \ < ; ANIl s \ \ < ; V - - Í G I O N G HIKN VI Q L A M Ỉ IIỌC I i kBữữị l - . l K I M I ) ' V / V . . \ I / ANH SANG N< ;iÒ N H HIKN VI DIKN I U T C H I T ANH \ 'V B O T I U K I N H HỘ Từ TÍNH Hộ TỪ TÍNH UI I N TU ( a ) (b) (c )
Hình 5.1. Sự so sánh kính hiển vi quang học và kính hiển vi diện tử
(G. Thompson)
Mầu vật soi kính hiển vi điện tử phải càng mỏng càng tốt. Độ dày mẫu 500nm (0,5}im) không cho electron đi qua nên mẫu vật phải có độ dày cực bé, và phải đặt trên nền màng colodion, màng
/ ỉ l U / ĩ 7 T i
CHUP AN II AN II
THI KÍNH
than, màng từ nguyên liệu khác. Các màng này được căng ra trên lưối kim loại mỏng. Mẫu vật khơ, đặt trong chân khơng.
Mn có lát cắt độ dày cực mỏng thì phải cắt trong môi trường đặc. Người ta hay dùng êpơxít hay đơn phân acrila để tẩm mẫu vật, sau đó trùng hợp nhờ các xúc tác tương ứng. Khi nghiên cứu hoá tế bào, người ta dùng glicol - m etacrilat tan trong nước, cho phép hãm lát cắt trong dung dịch chọn lọc và chịu các tác dụng của nhiều enzym. Máy cắt lát mỏng cho kính hiển vi hiện nay được hoàn thiện rấ t nhiều.
Để làm tăng độ tương phản, tăng mức độ rõ của các chi tiêt nằm trên bề m ặt mẫu, người ta phóng bụi các kim loại như crom, paladi, bạch kim, urani... được bao phủ trên sỢi đốt nóng bằng vonphram. Khi đôt th ậ t nóng, các kim loại trên bay hơi bám vào mẫu dưới các góc độ khác nhau. Bụi chỉ nằm vể một m ặt của mẫu, cịn phía kia khơng có nên tối. Từ đó suy ra chiều cao của các chi tiết trên bể m ặt mẫu.
Người ta dùng phương pháp tương phản âm để nghiên cứu virus: mẫu nghiên cứu đặt vào giọt chất đậm đặc nào đó, chẳng hạn như muối của axit photphovonphramic. Hợp chất này chen vào các không gian rỗng của phân tử. Do đó khơng gian đó có mật độ electron cao hơn, cho nên mẫu hiện ra rõ hơn dưối dạng ảnh được tạo thành trên nền tôi. Bằng cách này, việc nghiên cứu virus, các phân tử như protein,... đem lại nhiều kết quả thú vị.