أجزاء المجهر الإلكتروني: دليلك لفهم تكنولوجيا الرؤية المتقدمة

يُعد المجهر الإلكتروني من أهم أدوات البحث العلمي الحديثة، حيث يُتيح رؤية تفاصيل دقيقة لا يمكن مشاهدتها باستخدام المجاهر الضوئية التقليدية.

يعمل هذا النوع من المجاهر باستخدام الإلكترونات بدلًا من الضوء، مما يمنحه قدرة تكبير هائلة ودقة عالية جدًا.

في هذا المقال، نستعرض أجزاء المجهر الإلكتروني بالتفصيل، وأنواعه، وطريقة عمله، وفوائده، وكل ما يحتاج الطالب أو الباحث معرفته عن هذه الأداة العلمية الرائعة.

ما هو المجهر الإلكتروني؟

تعريف المجهر الإلكتروني

المجهر الإلكتروني (Electron Microscope) هو أداة تستخدم شعاعًا من الإلكترونات بدلًا من الضوء المرئي لتكبير صور الأجسام الدقيقة، مما يسمح برؤية تفاصيل المجهرات النانوية مثل الفيروسات والبروتينات والذرات.

الفرق بينه وبين المجهر الضوئي

• يستخدم الإلكترونات بدلًا من الضوء.
• يُوفر قدرة تكبير تصل إلى أكثر من مليون مرة.
• يُظهر تفاصيل أدق بكثير من المجهر الضوئي.

أنواع المجاهر الإلكترونية

1. المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)

• يُستخدم لدراسة التفاصيل الداخلية الدقيقة للعينة.
• يحتاج إلى عينات رقيقة جدًا.

2. المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)

• يُستخدم لدراسة سطح العينة وصورتها ثلاثية الأبعاد.
• لا يحتاج إلى تحضير دقيق كـ TEM.

أجزاء المجهر الإلكتروني الرئيسية

1. مصدر الإلكترونات (Electron Gun)

ما هو؟

هو الجزء المسؤول عن إنتاج شعاع الإلكترونات الذي يستخدم في التصوير.

أنواع مصادر الإلكترونات:

• الفتيل الحراري (Tungsten Filament): يُستخدم في المجاهر البسيطة.
• الباعث الميداني (Field Emission Gun): يُوفر دقة أعلى.

2. المكثفات المغناطيسية (Condenser Lens System)

وظيفتها

• تركّز شعاع الإلكترونات على العينة بدقة.
• تُشبه العدسات في المجهر الضوئي ولكنها مغناطيسية.

3. حامل العينة (Specimen Stage)

ما هو؟

• هو المكان الذي توضع عليه العينة داخل المجهر.
• يُمكن تحريكه في عدة اتجاهات لضبط التركيز.

مواصفاته

• قابل للدوران والتحكم الدقيق.
• يجب أن يكون العينة رقيقة جدًا (في TEM) أو مطلية بالذهب (في SEM).

4. العدسات الموضوعية (Objective Lens)

وظيفتها

• تُستخدم لتكبير الصورة الأولية للعينة.
• مسؤولة عن جودة الصورة النهائية.

5. العدسات الإسقاطية (Projector Lens)

وظيفتها

• تُكبر الصورة النهائية وتعرضها على الشاشة أو الكاميرا.

6. نظام الفراغ (Vacuum System)

لماذا يُستخدم الفراغ؟

• لأن الإلكترونات لا يمكنها الانتقال في الهواء.

مكونات النظام:

• مضخات تفريغ.
• حجرات مفرغة من الهواء.

7. شاشة الفلوريسنت أو الكاميرا (Fluorescent Screen / Camera)

في المجاهر القديمة:

• تُستخدم شاشة لرؤية الصورة مباشرة.

في المجاهر الحديثة:

• تُستخدم كاميرات رقمية عالية الحساسية.
• تُنقل الصورة إلى الكمبيوتر للتحليل.

8. أنظمة التحكم والإعداد (Control System)

تشمل:

• لوحة المفاتيح.
• شاشات العرض.
• أدوات التحكم في التكبير، الإضاءة، والفراغ.

9. مصدر الطاقة الكهربائية

• يُشغّل جميع مكونات المجهر.
• يجب أن يكون مستقرًا وبدون تقلبات.

طريقة عمل المجهر الإلكتروني خطوة بخطوة

1. تشغيل مصدر الإلكترونات.

2. تركيز الشعاع عبر العدسات المغناطيسية.

3. سقوط الشعاع على العينة.

4. تفاعل الإلكترونات مع العينة.

5. التقاط الصورة بواسطة العدسات والشاشة.

6. تحليل الصورة عبر الكمبيوتر.

تحضير العينة في المجهر الإلكتروني

في TEM:

• تُقطع العينة لشرائح دقيقة جدًا (أقل من 100 نانومتر).
• تُصبغ أحيانًا بمواد معدنية.

في SEM:

• تُغطى العينة بطبقة رقيقة من الذهب أو البلاتين.
• تُثبت على قاعدة معدنية.

فوائد المجهر الإلكتروني

1. رؤية أدق التفاصيل

• يُظهر مكونات الخلية مثل العضيات والفيروسات.

2. أداة أساسية في الأبحاث

• يُستخدم في علم الأحياء، الفيزياء، الطب، والهندسة.

3. إنتاج صور ثلاثية الأبعاد (في SEM)

• يُساعد في دراسة سطح العينات بشكل واقعي.

4. تشخيص الأمراض

• يُستخدم في بعض التطبيقات الطبية للكشف عن الفيروسات والخلايا السرطانية.

استخدامات المجهر الإلكتروني

1. في الطب

• لفحص الأنسجة بدقة وتشخيص الأمراض.

2. في علم المواد

• لدراسة بنية المواد والمعادن على المستوى الذري.

3. في البيولوجيا الجزيئية

• لمشاهدة الجينات والبروتينات.

4. في الصناعة

• لفحص المكونات الدقيقة للأجهزة الإلكترونية.

مقارنة بين TEM وSEM

العنصر	TEM	SEM
نوع الصورة	ثنائية الأبعاد	ثلاثية الأبعاد
العينة	يجب أن تكون رقيقة جدًا	يمكن أن تكون أكبر
التكبير	أعلى (حتى مليون مرة)	أقل (حتى 500 ألف مرة)
التفاصيل	دقيقة جدًا (الهيكل الداخلي)	جيدة (السطح الخارجي)
التكلفة	أعلى	أقل

الأسئلة الشائعة

هل المجهر الإلكتروني يستخدم الضوء؟

لا، يستخدم إلكترونات بدلاً من الضوء المرئي.

هل يمكن استخدام المجهر الإلكتروني في المدارس؟

نادرًا، لأنه مرتفع التكلفة ويحتاج إلى خبرة وتقنيات دقيقة.

هل المجهر الإلكتروني يُستخدم لرؤية الفيروسات؟

نعم، يُعد الأداة الرئيسية لرؤية الفيروسات والتفاصيل النانوية.

يُعد المجهر الإلكتروني ثورة في عالم الرؤية الدقيقة، إذ مكّن العلماء من استكشاف عالم لا يُرى بالعين المجردة.

من خلال التعرف على أجزائه المختلفة مثل مصدر الإلكترونات، العدسات المغناطيسية، شاشة العرض، ونظام الفراغ، يمكننا فهم كيفية عمله وأهميته في البحث والتشخيص.

هذه التقنية العظيمة فتحت آفاقًا جديدة في مجالات متعددة من العلوم والصناعة، ولا تزال تتطور مع الزمن لتُقدم المزيد من الاكتشافات.