4.8. Mikroskoop
Mikroskoop on seade väikeste esemete vaatamiseks, mis koosneb kahest koondavast läätsest. Esemepoolset läätse kutsutakse objektiiviks, silmapoolset okulaariks.
M ikroskoobi suurendus võrdub objektiivi ja okulaari suurenduste korrutisega. Suurendused on märgitud nii objektiivile kui okulaarile, näiteks: 10x.
Optiliste mikroskoopidega võib saada suurendusi kuni 2000 korda ja eristada detaile, mille mõõtmed on suuremad kui 200 nm. Mikroskoobi korral. kirjeldab väikseimat kaugust kahe veel eristatava punkti vahel piirlahutus. Mida väiksem on see kaugus, seda suurem on lahutusvõime.
Piirlahutuse pöördväärtust nimetatakse lahutusvõimeks. See on määratud mikroskoobi objektiiviga. Okulaar ei too esile mingeid objekti täiendavaid detaile, ta ainult suurendab mikroskoobi suurendust. Lahutusvõimele paneb piiri valguse difraktsioon. Mida lühem on kasutatava valguse lainepikkus, seda suurem on lahutusvõime.
Täpsemad uurimused näitavad, et mikroskoobi lahutusvõime 
kus d on piirlahutus, n objektiivi ja eseme vahel oleva keskkonna murdumisnäitaja, nurk optilise telje ja vaadeldava eseme tsentrist objektiivi äärele tuleva kiire vahel (nn. apertuurnurk), kasutatava valguse lainepikkus. Suurust n . sin nimetatakse apertuurarvuks, mille tähiseks on A.
Mikroskoobi lahutusvõime suurendamiseks tuleb kasutada võimalikult lühilainelist valgust. Teine võimalus lahutusvõime suurendamiseks on apertuurarvu suurendamine. Selleks kasutatakse immersioonobjektiive, kus eseme katteklaasi ja objektiivi vaheline ruum täidetakse vedelikuga. Kuna vedeliku murdumisnäitaja on suurem kui õhul, siis suureneb ka apertuurarv ja seega ka lahutusvõime.
Suurema lahutusvõime saamiseks kasutatakse teist tüüpi mikroskoope.
Elektronmikroskoobid annavad suurendusi kuni 200 000 korda. Nendes kasutatakse valguse asemel elektronide kimpe (elektronkiiri), millele vastav lainepikkus on palju väiksem valguse lainepikkusest. Sel juhul segab difraktsioon vähem teravate kujutiste saamist ja on võimalik eristada hoopis pisemaid detaile kui optilise mikroskoobiga (kuni 2 nm), näiteks eristada aatomeid teineteisest. Elektronkiire koondamiseks kasutatakse elektronmikroskoobis elektrostaatilisi ja magnetläätsi. Elektronkiire suunda muudetakse neis elektri- või magnetvälja abil.
Teravikmikroskoobid annavad veel suuremaid suurendusi. Nende abil on võimalik eristada detaile mõõtmetega kuni 0,2 nm. See võimaldab näha ka, kuidas mingi aine pinnal aatomid paiknevad ja ka seda, kui suured nad on. Sellistes mikroskoopides kasutatakse metallteravikku, mis viiakse uuritava pinna lähedale. Kui teravik asub uuritava objekti pinnale lähemal kui 0,1 nm, siis saavad elektronid üle minna uuritava objekti pinnast teravikku, ilma et teravik oleks kokkupuutes objektiga (toimub nn. tunnelefekt). See tekitab teravikus elektrivoolu, mille tugevus oleneb teraviku ja objekti pinna vahelisest kaugusest. Teravikku liigutatakse objekti pinna kohal nii, et voolu tugevus oleks alati ühesugune. Kuna objekti pind pole sile, tuleb voolutugevuse säilitamiseks teravikku üles-alla liigutada. See liikumine kordab pinna reljeefi, mis edastatakse arvuti ekraanile.
Teravikmikroskoope valmistatakse ka Tartus, TÜ Füüsikainstituudis.
Teravikmikroskoope võib kasutada uute materjalide ja struktuuride väljatöötamiseks, samuti erinevate füüsikaliste ja keemiliste protsesside jälgimiseks tahkiste pinnal või vedelikes. Viimane on oluline näiteks meditsiinitööstuse jaoks, sest see võimaldab jälgida elusa koe ja bioloogiliselt sobiva materjali (näiteks proteesi) kokkukasvamist. Tööstuses määratakse teravikmikroskoobiga täppispindade, uute kattematerjalide ja värvide kvaliteeti.
Teravikmikroskoope saab kasutada ainult elektrit juhtivate materjalide uurimiseks. Kuid on välja mõeldud ka sellised tunnelmikroskoobid, mis töötavad igasuguste ainete korral. Need on nn. aatomjõu mikroskoobid. Neis kasutatakse piesoefekti, mis seisneb elektrilise pinge tekkimises mõnedes materjalides rõhumisjõu toimel. Neis mikroskoopides on samuti teravik, mida liigutatakse pinna kohal. Seal hoitakse jäävana jõudu, millega teravik pinda surub.
|
