Elektroninio mikroskopo sudėtis Elektroninio mikroskopo raidos istorija
Elektroninio mikroskopo komponentai
Elektronų šaltinis: tai katodas, kuris išskiria laisvuosius elektronus, o žiedo formos anodas pagreitina elektronus. Įtampos skirtumas tarp katodo ir anodo turi būti labai didelis, paprastai nuo kelių tūkstančių voltų iki trijų milijonų voltų.
Elektronai: naudojami elektronams fokusuoti. Paprastai naudojami magnetiniai lęšiai, kartais naudojami ir elektrostatiniai lęšiai. Elektroninio lęšio funkcija yra tokia pati kaip optinio lęšio optiniame mikroskope. Optinio lęšio židinys yra fiksuotas, tačiau elektroninio lęšio fokusą galima reguliuoti, todėl elektroninis mikroskopas neturi judančių lęšių sistemos kaip optinis mikroskopas.
Vakuuminis įtaisas: Vakuuminis įtaisas naudojamas užtikrinti vakuumo būseną mikroskopo viduje, kad elektronai nebūtų sugerti ar nukreipti savo kelyje.
Mėginių laikiklis: Mėginius galima stabiliai padėti ant mėginio laikiklio. Be to, dažnai yra prietaisų, kuriais galima pakeisti mėginį (pvz., perkelti, pasukti, šildyti, vėsinti, pailginti ir pan.).
Detektorius: signalas arba antrinis signalas, naudojamas elektronams rinkti. Mėginio projekciją galima gauti tiesiogiai naudojant perdavimo elektronų mikroskopą (Transmission Electron Microscopy TEM). Per mėginį šiame mikroskope praeina elektronai, todėl mėginys turi būti labai plonas. Mėginį sudarančių atomų atominė masė, įtampa, kuria pagreitinami elektronai, ir norima skiriamoji geba lemia mėginio storį. Mėginio storis gali svyruoti nuo kelių nanometrų iki kelių mikrometrų. Kuo didesnė atominė masė ir mažesnė įtampa, tuo mėginys turi būti plonesnis.
Pakeitus objektyvo lęšių sistemą, galima tiesiogiai padidinti vaizdą objektyvo židinio taške. Iš to galima gauti elektronų difrakcijos vaizdus. Naudojant šį vaizdą, galima analizuoti mėginio kristalinę struktūrą.
Elektroninio mikroskopo kompozicijos principas
Elektroninis mikroskopas susideda iš trijų dalių: lęšio cilindro, vakuuminės sistemos ir maitinimo spintos. Objektyvo vamzdį daugiausia sudaro elektroniniai ginklai, elektroniniai lęšiai, mėginių laikikliai, fluorescenciniai ekranai ir fotoaparato mechanizmai. Šie komponentai paprastai surenkami į koloną iš viršaus į apačią; Vakuuminė sistema susideda iš mechaninių vakuuminių siurblių, difuzijos siurblių ir vakuuminių vožtuvų. Dujotiekis yra sujungtas su objektyvo cilindru; maitinimo spinta sudaryta iš aukštos įtampos generatoriaus, žadinimo srovės stabilizatoriaus ir įvairių reguliavimo valdymo blokų.
Elektroninis lęšis yra svarbiausia elektroninio mikroskopo objektyvo cilindro dalis. Jis naudoja erdvės elektrinį lauką arba magnetinį lauką, simetrišką objektyvo cilindro ašiai, kad sulenktų elektronų takelį į ašį, kad susidarytų židinys. Jo funkcija yra panaši į stiklo išgaubto lęšio funkciją, kad sufokusuotų spindulį, todėl jis vadinamas elektronu. objektyvas. Daugumoje šiuolaikinių elektroninių mikroskopų naudojami elektromagnetiniai lęšiai, kurie sufokusuoja elektronus per stiprų magnetinį lauką, kurį sukuria labai stabili nuolatinės srovės sužadinimo srovė, einanti per ritę su polių bateliais.
Elektronų pistoletas yra komponentas, sudarytas iš volframo gijų karšto katodo, tinklelio ir katodo. Jis gali skleisti ir suformuoti vienodu greičiu elektronų pluoštą, todėl greitinančios įtampos stabilumas turi būti ne mažesnis kaip dešimtoji tūkstantoji dalis.
Elektroniniai mikroskopai gali būti skirstomi į perdavimo elektronų mikroskopus, skenuojančius elektroninius mikroskopus, atspindinčius elektroninius mikroskopus ir emisijos elektroninius mikroskopus pagal jų struktūrą ir paskirtį. Perdavimo elektroniniai mikroskopai dažnai naudojami smulkioms medžiagų struktūroms, kurių neįmanoma nustatyti įprastais mikroskopais, stebėti; skenuojantys elektroniniai mikroskopai daugiausia naudojami kietų paviršių morfologijai stebėti, taip pat gali būti derinami su rentgeno spindulių difraktometrais arba elektronų energijos spektrometrais, kad susidarytų elektroninės Mikrosferos susidaro mėginio atomams išsklaidant elektronų pluoštą. Plonesnė arba mažesnio tankio mėginio dalis turi mažiau elektronų pluošto sklaidos, todėl daugiau elektronų praeina per objektyvo diafragmą ir dalyvauja vaizdavime, o vaizde atrodo ryškesni. Ir atvirkščiai, storesnės arba tankesnės mėginio dalys vaizde atrodo tamsesnės. Jei mėginys yra per storas arba per tankus, vaizdo kontrastas pablogės arba net sugadins ar sunaikins sugeriant elektronų pluošto energiją.
Perdavimo elektroninio mikroskopo objektyvo vamzdžio viršus yra elektronų pistoletas. Elektronus skleidžia karštasis volframo katodas, o elektronų pluoštus fokusuoja pirmasis ir antrasis kondensatoriai. Praleidus pavyzdį, elektronų spindulys atvaizduojamas ant tarpinio veidrodžio objektyvo, o po to žingsnis po žingsnio padidinamas per tarpinį veidrodį ir projekcinį veidrodį, o po to atvaizduojamas fluorescenciniame ekrane arba fotokoherentinėje plokštėje.
Tarpinio veidrodžio padidinimas gali būti nuolat keičiamas nuo dešimčių iki šimtų tūkstančių kartų, daugiausia reguliuojant sužadinimo srovę; pakeitus tarpinio veidrodžio židinio nuotolį, mažose to paties mėginio dalyse galima gauti elektronų mikroskopinius vaizdus ir elektronų difrakcijos vaizdus. Siekdama tirti storesnius metalo pjūvių pavyzdžius, prancūzų Dulos elektroninės optikos laboratorija sukūrė itin aukštos įtampos elektroninį mikroskopą, kurio greitinamoji įtampa siekia 3500 kV.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo elektronų pluoštas nepraeina pro mėginį, o tik nuskaito ir sužadina antrinius elektronus mėginio paviršiuje. Šalia mėginio esantis scintiliacinis kristalas priima šiuos antrinius elektronus, sustiprina ir moduliuoja vaizdo vamzdžio elektronų pluošto intensyvumą, taip pakeisdamas vaizdo vamzdžio ekrano ryškumą. Vaizdo vamzdžio nukreipimo ritė palaiko sinchroninį nuskaitymą su elektronų pluoštu mėginio paviršiuje, todėl vaizdo vamzdžio fluorescencinis ekranas rodo mėginio paviršiaus topografinį vaizdą, kuris yra panašus į pramoninio televizoriaus veikimo principą. .
Skenuojančio elektroninio mikroskopo skiriamąją gebą daugiausia lemia mėginio paviršiuje esančio elektronų pluošto skersmuo. Padidinimas yra vaizdo vamzdžio skenavimo amplitudės ir mėginio nuskaitymo amplitudės santykis, kurį galima nuolat keisti nuo dešimčių iki šimtų tūkstančių kartų. Skenuojantis elektroninis mikroskopas nereikalauja labai plonų mėginių; vaizdas turi stiprų trimatį efektą; ji gali naudoti tokią informaciją kaip antriniai elektronai, absorbuoti elektronai ir rentgeno spinduliai, sukurti sąveikaujant elektronų pluoštams ir medžiagoms, kad būtų galima analizuoti medžiagų sudėtį.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo elektronų pistoletas ir kondensatoriaus lęšis yra maždaug tokie patys kaip ir transmisinio elektronų mikroskopo, tačiau siekiant, kad elektronų pluoštas būtų plonesnis, po kondensatoriaus lęšiu pridedamas objektyvas ir astigmatizatorius bei du objektyvo lęšio viduje sumontuoti vienas kitą statmeni skenavimo pluoštai. ritė. Mėginio kameroje, esančioje po objektyvo lęšiu, yra pavyzdinė pakopa, kuri gali judėti, suktis ir pakreipti.
Elektroninių mikroskopų naudojimas
Elektroniniai mikroskopai gali būti skirstomi į perdavimo elektronų mikroskopus, skenuojančius elektroninius mikroskopus, atspindinčius elektroninius mikroskopus ir emisijos elektroninius mikroskopus pagal jų struktūrą ir paskirtį. Perdavimo elektroniniai mikroskopai dažnai naudojami smulkioms medžiagų struktūroms, kurių neįmanoma nustatyti įprastais mikroskopais, stebėti; skenuojantys elektroniniai mikroskopai daugiausia naudojami kietų paviršių morfologijai stebėti, taip pat gali būti derinami su rentgeno spindulių difraktometrais arba elektronų energijos spektrometrais, kad būtų suformuoti elektroniniai mikrozondai medžiagų sudėties analizei; emisijos elektronų mikroskopija, skirta savarankiškai spinduliuojančių elektronų paviršiams tirti.
Perdavimo elektronų mikroskopas pavadintas po to, kai elektronų pluoštas prasiskverbia į mėginį ir padidina vaizdą elektroniniu lęšiu. Jo optinis kelias panašus į optinio mikroskopo. Šio tipo elektroniniame mikroskope vaizdo detalių kontrastas sukuriamas elektronų pluoštui išsklaidant mėginio atomus. Plonesnė arba mažesnio tankio mėginio dalis turi mažiau elektronų pluošto sklaidos, todėl daugiau elektronų praeina per objektyvo diafragmą ir dalyvauja vaizdavime, o vaizde atrodo ryškesni. Ir atvirkščiai, storesnės arba tankesnės mėginio dalys vaizde atrodo tamsesnės. Jei mėginys yra per storas arba per tankus, vaizdo kontrastas pablogės arba net sugadins ar sunaikins sugeriant elektronų pluošto energiją.
