Alm. Elektronen mikroskop (n), Fr. Microscope électronique, İng. Electron microscope. Bir cismin büyük görüntüsünü elde etmek için elektron kullanılan mikroskop. Bir cismi yaklaşık bir milyon defa büyütüp, bunu bir ekranda göstermek ve buradan fotoğrafını almak mümkündür. Meselâ, bu kadar büyütmeyle bir kristal şebekesindeki atomların dizilişindeki çarpılmaları görmek mümkündür. En iyi optik mikroskoplarda ise bu büyütme ancak birkaç bin defâ olmaktadır.

Görüntü: Optik mikroskoplarda görüntünün elde edilmesinde ışık kullanılırken, elektron mikroskoplarında, ışık yerine elektron kullanılır. Elektronun dalga boyu, ışığa göre birkaç bin defa daha küçük olduğu için, bu mikroskopla daha ayrıntılı görüntüler elde etmek mümkündür. Bâzı elektron mikroskoplar, 0,2 nanometre (nm)lik cismi net gösterebilmekteyken, en iyi optik mikroskoplar 250 nm’lik bir güce sâhiptir. Bir nanometre, 10 Angstrom olup, 10-10 metreye karşı gelir.

Kullanım yeri: En önemli kullanış yerleri; metallerdeki atom dizilerindeki çarpılmalar, virüs ve bakterilerin yapıları ve her türlü yüzeylerin incelenmesi olarak sayılabilir. Uygulamada bu mikroskoplar tam büyütme kapasiteleri ile nadiren kullanılır. Yeni gelişmelerle, 50 nm’lik bir bölgede, mevcut her kimyâsal elemanın yaydığı X ışınlarının ölçülmesi ile mikro kimyâsal analiz yapılabilmektedir. Bu suretle 10-16 gramlık bir miktar analiz için yeterli olmaktadır. Elektron mikroskoplarını çalışma prensibi yönünden ikiye ayırmak mümkündür. Bir türünde, görüntü, yansıyan elektron ışınlarından faydalanılarak elde edilirken, diğer türünde cisimden geçen ışınlar görüntüyü hâsıl eder.

Târihî gelişim ve temel prensipler: Optik mikroskopların gelişmesi ile daha büyük görüntüler elde edilmiştir. Ancak optik mikroskopların, ışığın yarı dalga boyu olan 250 nm’den daha küçük ayrıntıyı göstermeleri mümkün değildir. Elektronlar, önceleri “katot ışınları” ismiyle kullanılmaktaydı. Bunlar vakum tüpleri içinde elde edilip, elektrik alanları içinde hızlandırılmaktaydı. Elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılan bu ışınlar, bir ekranda görünür hâle getirilirdi. Bunun yanında, elektrik taşıyan bobin kullanılarak katot ışınlarını küçük bir alana odaklamak mümkün olmaktaydı. İlk defâ 1926’da Alman fizikçisi H. Busch teorik olarak optik merceğin ışığı bir odakta topladığı gibi, manyetik sargının, elektronları bir odakta toplayabileceğini göstermiştir.

1928’de Berlin Teknik Üniversitesinde Max Knoll ve Ernst Ruska tarafından yapılan deneylerle art arda büyütme kullanarak büyük görüntüler elde etmenin mümkün olduğu anlaşılmıştır. Konulan iki bobinle 13 defâ büyütmek mümkün olmuştu.

İlk pratik elektron mikroskobunun 1933’te Ernst Ruska tarafından yapıldığı bilinmektedir. Elektron merceklerinde daha sonra yapılan gelişmelerle, manyetik bobin bir demir kap içine alınmış ve iç halkada küçük bir hava deliği bırakılmıştı. Esas olarak bu prensip günümüzde de kullanılmaktadır. Ernst Ruska ile elektron mikroskop, optik mikroskobun büyütme gücünü geride bırakmıştı.

Geçirimli mikroskop: Bunlar optik mikroskoba benzer bir çalışma sistemine sâhiptirler. Tek fark, ışık ışını yerine elektron ışını kullanılmasıdır. Fizikî çalışma sistemi tamâmen farklı olmasına rağmen, burada optik mercekler yerine elektron mercekleri kullanılır. Görüntü bir ekranda veya fotografik levhada elde edilir. Elektronlar çok kolay yollarından sapabileceklerinden, bütün işlem ve görüntünün elde edilmesi tamamen bir vakum içerisinde gerçekleştirilir.

Elektronlar, tungstenden akkor flamanlı elektrikle ısıtılan elektron tabancasından elde edilir. Anodla, flaman arasına 100.000 voltluk bir potansiyel farkı tatbik edilir. Flamandan yayılan elektronlar hızlandırılır ve ekranda yeterli bir görüntü elde etmek için kâfi bir güçte olması sağlanır. Bu safhada 500.000 defa büyük bir görüntü elde etmek mümkündür. Optik mikroskoptaki gibi ışınlandırma belirli bir bölgede yoğunlaştırılabilir. Ancak çok yoğunlaştırma polimerler ve biyolojik maddeler gibi cisimlerde zararlar doğurabilir.

Cisme en yakın olan elektron merceği, âlette en önemli olanıdır. Bu mercek, 50-100 arasında ara bir büyütme elde eder. Büyütme işleminde, gelen ışın denemelerinin açısal genişliği küçüldüğü için, projektör sistemi bu büyütülmüş görüntüyü kolayca işler. Hemen hemen bütün elektron mikroskoplarında iki veya üç mercek mevcuttur. Bunlar 250-500.000 arasında bir büyütme sağlar.

Taramalı mikroskop: Optik mikroskoptan daha çok kapalı devre televizyon sistemine benzer. İlk bölümde, televizyon kamerasına benzer bir şekilde, net olarak odaklandırılmış elektron merceği tarafından cisim üzerine odaklandırılır. Çarptığı yerden gelen elektronlar toplanır ve güçleri yükseltilir. Mikroskobun ikinci bölümü televizyon alıcısına benzer ve burada bir katot ışını tüpü mevcuttur. Böylece yüksek kaliteli televizyon resmine benzer bir görüntü elde edilir. Yapı olarak daha önceleri açıklanan tür gibidir. Sâdece düzeni farklıdır. Bu cins mikroskoplar taramalı olarak da kullanılır. Genel olarak sert yüzlerin 20-50 nm’lik hassaslıktaki incelenmesinde kullanılır. Odaklama ile çeşitli derinlikte görüntüler elde edilebildiğinden üç boyutlu hissi veren resimler elde etmek mümkün olmaktadır. Bâzı deneysel mikroskoplarla 3 nm’lik hassaslığa kadar inmek mümkün olmaktadır. Cisimden gelen elektronlar mikro elektrik ve manyetik alanları da hassas hâle getirebildiğinden, elektrik ve manyetik alanların görüntüsünü elde etmek mümkündür. Bundan faydalanılarak bilgisayar ve benzerlerindeki çok küçük elektronik devrelerin kontrolü yapılır. Elektronların yönlerini değiştirmesinden, bir cisimdeki mikro kristallerin dizilişini belirlemek mümkündür.

Kullanılışı: Elektron mikroskobun kullanılışı zor değildir. Ancak âletin bakım ve temizliği büyük önem taşır. Diğer bir önemli nokta incelenecek nümûnenin hazırlanmasıdır. Taramalı mikroskopta örnek çok ince olmalıdır. Meselâ 100 kilovatlık bir âlette, bu 250 nm’den daha kalın olamaz. Eğer cismin kalınlığı fazla ise ve elektron ışını geçemiyorsa, cismin yüzeyi aseton ile nemlendirilmiş bir plastik yüzeye bastırılır. Daha sonra plastik tabaka buharlaştırılır. Sonucunda cismin yüzünün ince karbondan meydana gelen bir benzeri elde edilir. Metaller genellikle 200 nm’lik kalınlığa indirildikten sonra incelenir. Biyolojik maddeler ise, önce bir uygun epoksi reçinesine yerleştirilir. Daha sonra ince tabakalara kesilir. Bâzan cismi dondurup kesmek daha uygun olabilir.

Elektron mikroskop altına konan cismin görüntüsü bir ekrana düşürüleceği gibi doğrudan doğruya fotoğrafı da çekilebilir.

İleri gelişmeler: Elektron mikroskopta daha yüksek voltaj kullanılmak için çalışmalar yapılmaktadır. Bu sûretle elektronların daha kalın cisimlere nüfuz etmesi mümkün olmaktadır. Günümüzdeki âletler bir milyon elektron voltluk hızlandırma gücüne sâhiptir. Fransa ve Japonya’da daha fazla voltluk hızlandırma gücüne sâhip elektron mikroskopları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.