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जैसे-जैसे वे अध्ययन करते थे, वे छोटे और छोटे होते गए, वैज्ञानिकों को उन्हें देखने के लिए और अधिक परिष्कृत उपकरण विकसित करने पड़े। प्रकाश सूक्ष्मदर्शी वस्तुओं का पता नहीं लगा सकते हैं, जैसे कि व्यक्तिगत वायरस कण, अणु और परमाणु, जो आकार की एक निश्चित सीमा से नीचे हैं। वे पर्याप्त त्रि-आयामी छवियां भी प्रदान नहीं कर सकते हैं। इन सीमाओं को पार करने के लिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विकसित किए गए थे। वे वैज्ञानिकों को उन वस्तुओं की तुलना में बहुत कम जांचने की अनुमति देते हैं जो प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के साथ देखना संभव है और उनमें से तीन-आयामी छवियां प्रदान करते हैं।
ग्रेटर आवर्धन
एक वस्तु का आकार जिसे एक वैज्ञानिक एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के माध्यम से देख सकता है, दृश्यमान प्रकाश की सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य तक सीमित है, जो लगभग 0.4 माइक्रोमीटर है। इससे छोटे व्यास वाली कोई भी वस्तु प्रकाश को प्रतिबिंबित नहीं करेगी और इसलिए प्रकाश-आधारित उपकरण को दिखाई नहीं देगी। ऐसी छोटी वस्तुओं के कुछ उदाहरण व्यक्तिगत परमाणु, अणु और वायरस कण हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप इन चीजों की छवियां उत्पन्न कर सकते हैं क्योंकि वे उनके द्वारा परावर्तित होने वाले दृश्य स्पेक्ट्रम से प्रकाश पर निर्भर नहीं करते हैं। इसके बजाय, उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का अध्ययन करने के लिए नमूने पर लागू किया जाता है, और इन इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार - वे कैसे परिलक्षित होते हैं और वस्तु द्वारा विक्षेपित होते हैं - का पता लगाया जाता है और एक छवि उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।
क्षेत्र की बढ़ी हुई गहराई
अत्यंत छोटे पिंडों की त्रि-आयामी छवि बनाने के लिए एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की क्षमता सीमित है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी एक समय में केवल एक स्तर के अंतरिक्ष पर ध्यान केंद्रित कर सकता है। इस तरह के माइक्रोस्कोप के तहत एक अपेक्षाकृत बड़े सूक्ष्मजीव को देखना इस प्रभाव को प्रदर्शित करता है: जीव की एक परत फोकस में होगी, लेकिन इसकी अन्य परतें ध्यान से बाहर धुंधली हो जाएंगी, और वे छवि के केंद्रित भाग के साथ भी हस्तक्षेप कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की तुलना में क्षेत्र की अधिक गहराई की पेशकश करते हैं, जिसका अर्थ है कि किसी वस्तु की कई दो आयामी परतें एक बार में ध्यान केंद्रित कर सकती हैं, तीन आयामी गुणवत्ता में समग्र छवि प्रदान करती हैं।
महीन आवर्धन नियंत्रण
ठेठ प्रकाश माइक्रोस्कोप केवल कुछ असतत स्तरों पर ज़ूम इन कर सकता है। उदाहरण के लिए, सामान्य हाई स्कूल कक्षा सूक्ष्मदर्शी 10x, 100x और 400x के स्तर पर वस्तुओं को बढ़ा सकते हैं, बीच में कुछ भी नहीं। यह आश्चर्यचकित नहीं होना चाहिए कि 50x या 300x आवर्धन पर सबसे अच्छी तरह से देखी जाने वाली सूक्ष्म वस्तुएं हो सकती हैं, लेकिन इस तरह के माइक्रोस्कोप के साथ यह अस्वीकार्य होगा। दूसरी ओर इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, आवर्धन की सुगम श्रेणी प्रदान करते हैं। वे अपने "लेंस" की प्रकृति के कारण ऐसा करने में सक्षम हैं, जो इलेक्ट्रोमैग्नेट हैं जिनकी बिजली की आपूर्ति को आसानी से समायोजित किया जा सकता है ताकि छवि बनाने के लिए डिटेक्टर की ओर बढ़ रहे इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र बदल सकें।