Įvadas į elektroninio mikroskopo kompozicijos principą
Elektroninis mikroskopas susideda iš objektyvo cilindro, vakuuminės sistemos ir maitinimo spintos. Objektyvo cilindrą daugiausia sudaro elektronų pistoletas, elektroninis lęšis, mėginio laikiklis, fluorescencinis ekranas ir fotoaparato mechanizmas, kurie paprastai surenkami į kolonėlę iš viršaus į apačią; Vakuuminę sistemą sudaro mechaninis vakuuminis siurblys, difuzinis siurblys ir vakuuminis vožtuvas, oro ištraukimo vamzdžiu sujungta su lęšio 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 erdvinį elektrinį lauką arba magnetinį lauką, simetrišką objektyvo cilindro ašiai, kad sulenktų elektronų trajektoriją į ašį ir suformuotų fokusavimą, kuris yra panašus į stiklo išgaubtą lęšį, kad sufokusuotų šviesos pluoštą, todėl jis vadinamas elektroninis lęšis. Daugumoje šiuolaikinių elektroninių mikroskopų naudojami elektromagnetiniai lęšiai, o stiprus magnetinis laukas, kurį sukuria labai stabili nuolatinės srovės sužadinimo srovė, einanti per ritę su polių bateliais, sufokusuoja elektronus.
Elektronų pistoletas yra komponentas, sudarytas iš volframo gijų karšto katodo, tinklelio ir katodo. Jis gali skleisti ir formuoti vienodo greičio elektronų pluoštą, todėl greitinančios įtampos stabilumas turi būti ne mažesnis kaip viena dešimtoji tūkstantoji dalis.
Pagal struktūrą ir paskirtį elektronų mikroskopą galima suskirstyti į perdavimo elektronų mikroskopą, skenuojantį elektronų mikroskopą, atspindžio elektronų mikroskopą ir emisijos elektronų mikroskopą. Perdavimo elektronų mikroskopas (TEM) dažnai naudojamas stebėti smulkią medžiagos struktūrą, kurios neįmanoma atskirti įprastu mikroskopu. Skenuojantis elektroninis mikroskopas (SEM) daugiausia naudojamas kieto paviršiaus morfologijai stebėti, taip pat gali būti derinamas su rentgeno spindulių difraktometru arba elektronų energijos spektrometru. Elektronų mikro susidaro išsklaidant elektronų pluoštą mėginio atomams. Plonoje arba mažo tankio mėginio dalyje elektronų pluoštas išsklaido mažiau, todėl daugiau elektronų praeina pro objektyvo diafragmą ir dalyvauja vaizdavime, todėl vaizde jie atrodo ryškesni. Priešingai, storesnė arba tankesnė mėginio dalis vaizde atrodo tamsesnė. Jei mėginys yra per storas arba per tankus, vaizdo kontrastas pablogės ir netgi bus pažeistas arba sunaikintas absorbuojant elektronų pluošto energiją.
Perdavimo elektroninio mikroskopo objektyvo cilindro viršus yra elektronų pistoletas. Elektronus skleidžia karštas volframo gijos katodas ir sufokusuoja pirmasis ir antrasis kondensatoriaus lęšiai. Po to, kai elektronų pluoštas praeina per mėginį, objektyvo lęšis atvaizduojamas ant tarpinio veidrodžio, o po to žingsnis po žingsnio sustiprinamas tarpiniu veidrodžiu ir projekciniu veidrodžiu ir atvaizduojamas fluorescenciniame ekrane arba fotografinėje plokštelėje.
Tarpinio veidrodžio padidinimas gali būti nuolat keičiamas nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų tūkstančių kartų reguliuojant žadinimo srovę. Pakeitus tarpinio veidrodžio židinio nuotolį, mažoje to paties mėginio dalyje galima gauti elektronų mikroskopinį vaizdą ir elektronų difrakcijos vaizdą. Siekiant ištirti storo metalo pjūvių pavyzdžius, elektroninės optikos laboratorijoje Dulos mieste, Prancūzijoje, buvo sukurtas itin aukštos įtampos elektroninis mikroskopas, kurio greitinimo įtampa yra 3500 kV.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo elektronų pluoštas nepraeina pro mėginį, o tik nuskaito mėginio paviršių, kad sužadintų antrinius elektronus. Šalia mėginio esantis scintiliacinis kristalas priima šiuos antrinius elektronus ir po stiprinimo moduliuoja vaizdo vamzdžio elektronų pluošto intensyvumą, taip keisdamas ryškumą vaizdo vamzdelio ekrane. Vaizdo vamzdžio nukreipimo ritė palaiko sinchroninį nuskaitymą su elektronų pluoštu mėginio paviršiuje, todėl vaizdo vamzdžio fluorescencinis ekranas rodo mėginio paviršiaus morfologinį vaizdą, kuris yra panašus į pramoninių televizorių veikimo principą.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo skiriamoji geba daugiausia priklauso nuo elektronų pluošto skersmens mėginio paviršiuje. Didinimas yra vaizdo vamzdžio skenavimo amplitudės ir mėginio nuskaitymo amplitudės santykis, kurį galima nuolat keisti nuo dešimčių iki šimtų tūkstančių kartų. Skenuojančiam elektroniniam mikroskopui nereikia labai plonų mėginių; Vaizdas turi stiprų trimatį pojūtį; Medžiagos sudėtį galima analizuoti naudojant informaciją apie antrinius elektronus, absorbuotus elektronus ir rentgeno spindulius, kuriuos sukuria elektronų pluošto ir medžiagos sąveika.
Skenuojančio elektroninio mikroskopo elektronų pistoletas ir kondensatorius yra beveik tokie patys kaip ir transmisinio elektronų mikroskopo, tačiau norint, kad elektronų pluoštas būtų plonesnis, po kondensatoriumi pridedamas objektyvas ir astigmatinis difuzorius bei du skenavimo rinkiniai. objektyvo lęšyje taip pat sumontuotos viena kitai statmenos ritės. Mėginio staliukas, kuris gali judėti, suktis ir pakreipti, yra sumontuotas mėginio kameroje po objektyvo lęšiu.
