أنواع المجهر الإلكتروني

أنواع المجهر الإلكتروني

المجهر الإلكترونيّ هو عبارة عن تقنية مساعدة تستخدم للحصول على صور كهرومغناطيسيّة عالية الدقة للعينّات البيولوجيّة أو غير البيولوجيّة، للمجهر الإلكترونيّ أنواع عدّة منها:

المجهر الإلكتروني النافذ

يُعرّف المجهر الإلكترونيّ النافذ (TEM) بأنّه عبارة عن جهاز يَكمُن مبدأ عمله بتوجيه شعاع إلكترونيّ ذو جهدٍ عالٍ يُنتَج من مصدر إشعاع إلكترونيّ، إذ يُرسل هذا الشعاع نحوَ العيّنة المراد فحصها، ممّا يؤدي إلى إلقاء ضوء عليها لتكوين صورة مكبّرة لهذه العيّنة، والتي يُمكن رؤيتها عن طريق العدسة الموضوعيّة للمجهر.

يعدّ المجهر الإلكترونيّ النافذ من أشهر أنواع المجاهر المستخدمة حاليًا، وقد عمل على تطويره العالم إرنست روسكا بالتعاون مع العالم ماكس كنول وذلك عام 1931م، ويُعتبر هذا النوع من المجاهر الأكثر تشابهًا مع مجهر الضوء التقليدي.

استخدامات المجهر الإلكتروني النافذ

يُستخدم المجهر الإلكترونيّ النافذ في المجالات الطبيّة والبيولوجيّة والماديّة وفي تحليل الطبّ الشرعيّ وعلم الأحجار الكريمة والمعادن و تكنولوجيا النانو وفي التطبيقات التعليمية والعلمية والصناعيّة، وفيما يلي بعض هذه الاستخدامات:

• تصوير الأجزاء الداخليّة للخلايا.
• تصوير هياكل جزيئات البروتين.
• معرفة تنظيم الجزيئات في الفيروسات وخيوط الهياكل الخلويّة.
• معرفة ترتيب جزيئات البروتين الموجودة في أغشية الخلايا.
• إنتاج أشباه الموصلات ، وتصنيع رقائق الكمبيوتر والسيليكون.
• تحديد العيوب والكسور والأضرار الموجودة في الأجسام صغيرة الحجم.

إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني النافذ

يتميّز المجهر الإلكترونيّ النافذ بإنتاج صور ثنائيّة الأبعاد بالأبيض والأسود، مكبَّرة بدرجة كبيرة ممّا يؤدي لإعطاء صورة ذات دقّة عالية جدًا، إذ يصل التكبير إلى نحو 2 مليون مرّة، كما يتميّز بكونه سهل التشغيل ولا يحتاج لوقت طويل للتدرّب عليه، ولكنّه قد يتّصف ببعض السلبيّات منها:

• يحتاج المجهر الإلكترونيّ النافذ لعيّنات رقيقة جدًا، لا يتجاوز سمك العيّنة الواحدة 100 نانومتر، وذلك حتى تتمكّن الإلكترونات من النفاذ عبرَ الأنسجة، ويَلزم للقيام بذلك استخدام جهاز ميكروتوم أو ما يسمّى بالمشراح وهي أداة تُستخدم لقطع شرائح صغيرة ودقيقة جدًا.
• يجب أن تكون العيّنات المستخدمة في المجهر الإلكترونيّ النافذ ثابتة كيميائيًّا، وذلك عن طريق وضعها في محلول كيميائيّ يعمل على الحفاظ على بُنية الخليّة.
• يجب أن تكون العيّنات المستخدمة في المجهر الإلكترونيّ النافذ مجففة تمامًا من السوائل.
• يُعدّ المجهر الإلكترونيّ النافذ كبير الحجم ومكلف.

المجهر الإلكتروني الماسح

يعرّف المجهر الإلكترونيّ الماسح (SEM) بأنّه عبارة عن جهاز يعمل على إنتاج صُور مكبرّة للعيّنات المختلفة عن طريق تقنية المسح النُقطيّ، وهيَ تقنية تقوم بتوجيه حزمة إلكترونيّة مركزة عبر المنطقة المستطيلة للعيّنة، فتفقد هذه الحزمة طاقتها عن طريق تحوّلها لشكل آخر من أشكال الطاقة ، والتي تعمل على عرض تفاصيل العيّنة المراد فحصها. وقد طُوّر هذا المجهر في خمسينيّات القرن الماضي على يد الأستاذ الدكتور تشارلز أوتليف وبمساعدة مجموعة من طلابه.

استخدامات المجهر الإلكتروني الماسح

تعدّ استخدامات المجهر الإلكترونيّ الماسح واسعة وأكثر شموليّة من استخدامات المجهر الإلكترونيّ الناقل، وفيما يلي أهمّ هذه الاستخدامات:

• علم المواد الكيميائيّة والفضائيّة والإلكترونيّة.
• تحسين وتطويرالأسلاك النانوية التي تستخدم كأجهزة استشعار للغاز. 
• مراقبة جودة أشباه الموصلات.
• صناعة الرقائق الدقيقة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونيّة المختلفة، وذلك عن طريق المساعدة على تجميعها.
• دراسات العلوم البيولوجيّة مثل الدراسات المتعلقة ب الفيروسات والبكتيريا وأنسجة الحيوانات وغيرها.
• يلعب دور في تحقيقات الطبّ الشرعيّ.
• الدراسات الجيولوجيّة.
• يساهم في المجال الطبيّ، وذلك من خلال التعرّف على بعض الأمراض واختبار اللقاحات ومعرفة أسباب المرض وغير ذلك.
• الكشف عن العيوب والكسور السطحيّة.

إيجابيات وسلبيات المجهر الإلكتروني الماسح

يتميّز المجهر الإلكترونيّ الماسح بإنتاج صورة ثلاثيّة الأبعاد ، وبإمكانيّة استخدامه لتصوير العيّنات كبيرة الحجم التي قد يصل حجمها إلى عدّة سنتيمترات، كما أنّه قادر على إنتاج صور للعيّنات حتّى إن كانت مبللة، ولكنّه يتضمّن بعض السلبيّات منها:

• تُعدّ تكلفة المجهر الإلكترونيّ الماسح عالية، كما أنّ حجمه كبير.
• تحتاج العيّنات المستخدمة في المجهر الإلكترونيّ الماسح إلى تدريب للتمكن من تحضيرها.
• يجب أن يستخدم المجهر في منطقة خالية من أيّ تداخل كهربائي أو مغناطيسي أو اهتزاز.
• بالرغم من إعطاءه صور عالية الدقّة إلّا أنّها أقّل دقّة من صور المجهر الإلكترونيّ الناقل.

أجزاء المجهر الإلكتروني

يتكوّن المجهر الإلكترونيّ من عدّة أجزاء رئيسيّة ولكلّ جزء وظيفة معيّنة يقوم بها وهذه الأجزاء هيَ:[4]

• بندقيّة إلكترونيّة

تعرّف بأنّها عبارة عن مسدس يُطلق خيوط مادة تِنجستُن ساخنة تعمل على توليد الإلكترونات.

• العدسات الكهرومغناطيسيّة

يحتوي المجهر الإلكترونيّ على عدد من العدسات الكهرومغناطيسية التي تساهم بتكبير صورة العيّنة، ولكلّ واحدة منها وظيفة محددة تقوم بها وهذه العدسات هيَ:

• عدسة المكثّف التي تُركّز شعاع الإلكترون على العيّنة.
• العدسة الموضوعيّة هيَ عبارة عن ملفات مغناطيسية تمتلك قدرة عالية على تشكيل الصورة المكبرة المتوسطة، حيث يمرّ شعاع الإلكترون فيها بعد خروجه من العيّنة المراد تصويرها.
• العدسات البصريّة وهيَ عبارة عن مجموعة من العدسات المغناطيسية التي تُشكّل الصورة المكبرة النهائيّة.

يُعرّف بأنّه عبارة عن غشاء رقيق جدًا يتكوّن من مادّة الكربون أو مادّة الكولوديون، ويتم تثبيته عن طريق شبكية معدنيّة.

• نظام عرض وتسجيل الصور

بعد الحصول على الصورة المكبرة النهائيّة تُعرض عن طريق نظام عرض يتألّف من شاشة فلوريّة، ومرفقٍ معها كاميرا تُسجّل الصورة.