Įvadas į perdavimo elektronų mikroskopijos vaizdavimo principus
Perdavimo elektroninio mikroskopo struktūra susideda iš dviejų dalių: pagrindinė dalis – apšvietimo sistema, vaizdo gavimo sistema ir stebėjimo studija; pagalbinė dalis yra vakuuminė sistema ir elektros sistema.
1. Apšvietimo sistema
Sistema yra padalinta į dvi dalis: elektronų pistoletą ir kondensatorių. Elektronų pistoletas susideda iš kaitinimo siūlelio (katodo), tinklelio ir anodo. Kaitinamasis siūlas skleidžia elektronų pluoštą. Kai anodui įjungiama įtampa, elektronai pagreitėja. Potencialų skirtumas tarp anodo ir katodo yra bendra greitinimo įtampa. Pagreitinti elektronai su energija išstumiami iš anodo plokštės skylių. Išspinduliuojamo elektronų pluošto energija yra susijusi su greitėjimo įtampa, o tinklelis atlieka elektronų pluošto formos valdymo vaidmenį. Elektronų pluoštas turi tam tikrą divergencijos kampą. Sureguliavus kondensatoriaus lęšį, matomas lygiagretus elektronų pluoštas su mažu ar net nuliniu divergencijos kampu. Elektronų pluošto srovės tankis (spindulio srovė) gali būti reguliuojamas reguliuojant kondensatoriaus lęšio srovę.
Mėginio ploto, kurį reikia apšviesti, dydis yra susijęs su padidinimu. Kuo didesnis padidinimas, tuo mažesnis apšviestas plotas. Todėl mėginiui apšvitinti reikalingas smulkesnis elektronų pluoštas. Elektronų pistoleto tiesiogiai skleidžiamo elektronų pluošto pluošto taško dydis yra didesnis, o darna taip pat prasta. Norint efektyviau panaudoti šiuos elektronus ir gauti didelio ryškumo ir geros darnos apšvietimo elektronų pluoštus, kad atitiktų transmisinių elektronų mikroskopų poreikius esant įvairiems didinimams, elektronų pistoleto skleidžiamus elektronų pluoštus reikia toliau konverguoti, kad būtų sukurtos skirtingos pluošto vietos. dydis. , apytiksliai lygiagrečiai apšvietimo spinduliai. Ši užduotis paprastai atliekama naudojant du elektromagnetinius lęšius, vadinamus kondensatoriais. Paveiksle C1 ir C2 atitinkamai reiškia pirmąjį kondensatorių ir antrąjį kondensatorių. C1 paprastai išlieka toks pat, o jo vaidmuo yra nustatyti elektronų patrankų sankirtą, kad vaizdo dydis būtų sumažintas daugiau nei eilės tvarka. Be to, apšvietimo sistemoje yra sumontuotas pluošto pakreipimo įtaisas, kuris gali lengvai pakreipti elektronų pluoštą nuo 2 laipsnių iki 3 laipsnių, kad apšviestų pavyzdį skirtingais pakreipimo kampais.
2. Vaizdo sistema
Sistema apima elektroninius optinius elementus, tokius kaip mėginio kamera, objektyvo lęšis, tarpinis veidrodis, kontrastinė diafragma, difrakcijos diafragma, projekcinis lęšis ir kt. Mėginio kameroje yra mechanizmas, užtikrinantis, kad dažnai keičiant mėginį nebūtų pažeistas pagrindinio korpuso vakuumas. . Mėginys gali būti judinamas X ir Y kryptimis, kad būtų galima rasti vietą, kurią reikia stebėti. Lygiagretus elektronų pluoštas, gautas konverguojančiu lęšiu, apšvitina mėginį ir perduoda informaciją, atspindinčią mėginio charakteristikas po to, kai praeina pro mėginį. Elektroninis vaizdas susidaro veikiant objektyvo lęšiui ir kontrastinei diafragmai, o po to padidinamas tarpiniu veidrodžiu ir projekciniu lęšiu. Galutinis elektroninis vaizdas gaunamas fluorescenciniame ekrane.
Apšvietimo sistema sukuria koherentinį šviečiantį elektronų pluoštą, kuris perduoda bandinio struktūrinę informaciją po to, kai jis praeina pro mėginį ir sklinda įvairiomis kryptimis (pavyzdžiui, kai yra kristalų paviršių grupė, atitinkanti Braggo lygtį, gali būti sukurti 2 kampai). kryptis, kertanti krintančio pluošto difrakcinį spindulį). Tikslai bus iš skirtingų mėginio dalių su ta pačia sklidimo kryptimi. Elektronai susilieja į vieną vietą galinėje židinio plokštumoje, o skirtingomis kryptimis keliaujantys elektronai atitinkamai suformuoja skirtingas dėmes. Tiesioginis nulinio sklaidos kampo spindulys susilieja objektyvo židinio taške ir sudaro centrinę vietą. Tokiu būdu užpakalinėje objektyvo židinio plokštumoje susidaro difrakcijos raštas. Objektyvo vaizdo plokštumoje šie elektronų pluoštai rekombinuojasi, kad gautų nuoseklų vaizdą. Reguliuojant tarpinio objektyvo lęšio srovę, sutampa tarpinio objektyvo objekto plokštuma ir objektyvo galinė židinio plokštuma, kurią galima atvaizduoti fluorescenciniame ekrane. Dėl aukščiau gauto difrakcijos modelio tarpinio lęšio objekto plokštuma gali sutapti su objektyvo lęšio vaizdo plokštuma ir taip gauti mikroskopinį vaizdą. Bendradarbiaujant dviem tarpiniams veidrodžiams, fotoaparato ilgį ir padidinimą galima reguliuoti didesniu diapazonu.
3. Stebėjimo studija
Elektroninis vaizdas atsispindi fluorescenciniame ekrane. Liuminescencinė šviesa yra proporcinga elektronų pluošto srovei. Norėdami fotografuoti, naudokite elektroninę sausą plokštę, o ne fluorescencinį ekraną. Sausos plokštės šviesai jautrumas yra susijęs su jos bangos ilgiu.
4. Vakuuminė sistema
Vakuuminė sistema susideda iš mechaninio siurblio, alyvos difuzijos siurblio, jonų siurblio, vakuuminio matavimo prietaiso ir vakuuminio vamzdyno. Jo funkcija yra pašalinti dujas iš objektyvo cilindro, kad objektyvo cilindro vakuuminis laipsnis turėtų siekti bent 10-5 Torr, o geriausias vakuumo laipsnis siektų 10-9-10-10 Torr. Jei vakuumas mažas, susidūrimai tarp elektronų ir dujų molekulių gali sukelti sklaidą ir paveikti kontrastą. Tai taip pat sukels aukštos įtampos jonizaciją tarp elektronų tinklelio ir anodo, sukeldama tarpelektrodų iškrovą. Likusios dujos taip pat gali korozuoti kaitinimo siūlą ir užteršti mėginį.
5. Galios valdymo sistema
Greitinančios įtampos ir objektyvo magnetinės srovės nestabilumas gali sukelti rimtą chromatinę aberaciją ir sumažinti elektroninio mikroskopo skiriamąją gebą. Todėl greitinančios įtampos ir objektyvo srovės stabilumas yra svarbus kriterijus matuojant elektroninio mikroskopo veikimą. TEM grandinė daugiausia susideda iš šių dalių: aukštos įtampos nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, objektyvo sužadinimo maitinimo šaltinio, nukreipimo ritės maitinimo šaltinio, elektronų pistoleto kaitinimo maitinimo šaltinio, vakuuminės sistemos valdymo grandinės, vakuuminio siurblio maitinimo šaltinio, fotoaparato pavaros įtaiso ir automatinio ekspozicijos. grandinė.
Be to, daugelis didelio našumo elektroninių mikroskopų aprūpinti skenavimo priedais, energijos spektroskopija, elektronų energijos nuostolių spektroskopija.
