Proč elektrony?
Asi každého, kdo přijde do styku s elektronovými mikroskopy, napadne otázka: Proč právě elektrony? Které jejich vlastnosti je předurčily k tomu, aby nám v elektronových mikroskopech zprostředkovávaly pohled do mikrosvěta?
Toto prioritní postavení přineslo elektronu hned několik jeho vlastností. Je nositelem záporného náboje a má nepatrnou hmotnost ve srovnání například s protony či neutrony. Záporný náboj umožňuje urychlovat elektron elektrickým napětím U, přičemž získá kinetickou energii podle vztahu:
[1]
m - hmotnost elektronu (9,109x10-31kg)
e - náboj elektronu (1,602x10-19 C)
U - urychlovací napětí (V)
v - rychlost elektronu
Do vztahu [1.] lze za rychlost dosadit z rovnice de Broglieho [2], která popisuje vztah mezi vlnovou a korpuskulární povahou hmotných částic:
[2]
lambda - vlnová délka
h - Planckova konstanta (6,626x10-34 Js)
Odtud :
[3]
Z výsledného vztahu vyplývá, že vlnová délka urychleného elektronu je nepřímo závislá na použitém urychlovacím napětí. Pokud dosadíme za konstanty, vztah se zjednodušší do podoby
lambda = 1,226/ U1/2
V {tab. 1} jsou vypočítány vlnové délky a rychlosti letícího elektronu pro různá urychlovací napětí a je zřejmé, že elektrony se v mikroskopu prohánějí obrovskými rychlostmi, pro U=100 kV dosahuje jejich rychlost již 1/2 rychlosti světla ve vakuu (2,998x108 m/s) Proto je třeba pro vyšší hodnoty urychlovacího napětí do vztahu [3.] zavést relativistickou korekci:
[4]
|