Pengenalan kepada Prinsip Pengimejan Mikroskopi Elektron Penghantaran
Struktur mikroskop elektron penghantaran terdiri daripada dua bahagian: bahagian utama ialah sistem pencahayaan, sistem pengimejan dan studio pemerhatian; bahagian tambahan ialah sistem vakum dan sistem elektrik.
1. Sistem pencahayaan
Sistem ini dibahagikan kepada dua bahagian: pistol elektron dan pemeluwap. Senapang elektron terdiri daripada filamen (katod), grid, dan anod. Filamen pemanasan mengeluarkan pancaran elektron. Apabila voltan dikenakan pada anod, elektron dipercepatkan. Perbezaan potensi antara anod dan katod ialah jumlah voltan pecutan. Elektron dipercepatkan dengan tenaga dikeluarkan dari lubang dalam plat anod. Tenaga pancaran elektron yang dipancarkan berkaitan dengan voltan pecutan, dan grid memainkan peranan mengawal bentuk pancaran elektron. Rasuk elektron mempunyai sudut divergence tertentu. Selepas melaraskan kanta pemeluwap, pancaran elektron selari dengan sudut divergensi kecil atau sifar boleh dilihat. Ketumpatan arus (arus rasuk) rasuk elektron boleh dilaraskan dengan melaraskan arus kanta pemeluwap.
Saiz kawasan pada sampel yang perlu diterangi adalah berkaitan dengan pembesaran. Semakin tinggi pembesaran, semakin kecil kawasan yang diterangi. Oleh itu, rasuk elektron yang lebih halus diperlukan untuk menyinari sampel. Saiz titik pancaran pancaran elektron yang dipancarkan terus oleh senapang elektron adalah lebih besar dan koherennya juga lemah. Untuk menggunakan elektron ini dengan lebih berkesan dan mendapatkan pancaran elektron pencahayaan dengan kecerahan tinggi dan koheren yang baik untuk memenuhi keperluan mikroskop elektron penghantaran pada pembesaran yang berbeza, pancaran elektron yang dipancarkan oleh pistol elektron perlu disatukan lagi untuk menyediakan bintik pancaran yang berbeza. saiz. , kira-kira rasuk pencahayaan selari. Tugas ini biasanya dicapai oleh dua kanta elektromagnet yang dipanggil kondenser. Dalam rajah, C1 dan C2 masing-masing mewakili pemeluwap pertama dan pemeluwap kedua. C1 biasanya kekal sama, dan peranannya adalah untuk menetapkan persilangan senapang elektron untuk mengurangkan saiz imej dengan lebih daripada susunan magnitud. Di samping itu, peranti kecondongan rasuk dipasang dalam sistem pencahayaan, yang boleh dengan mudah mencondongkan rasuk elektron dalam julat 2 darjah hingga 3 darjah untuk menerangi sampel pada sudut kecondongan yang berbeza.
2. Sistem pengimejan
Sistem ini termasuk elemen optik elektronik seperti ruang sampel, kanta objektif, cermin perantaraan, diafragma kontras, diafragma pembelauan, kanta unjuran, dll. Ruang sampel mempunyai mekanisme untuk memastikan bahawa vakum badan utama tidak rosak semasa perubahan sampel yang kerap . Sampel boleh digerakkan dalam arah X dan Y untuk mencari kedudukan yang perlu diperhatikan. Rasuk elektron selari yang diperolehi oleh kanta menumpu menyinari sampel dan membawa maklumat yang mencerminkan ciri-ciri sampel selepas melalui sampel. Imej elektronik terbentuk di bawah tindakan kanta objektif dan diafragma kontras, dan kemudian dibesarkan oleh cermin perantaraan dan kanta unjuran. Imej elektronik akhir diperolehi pada skrin pendarfluor.
Sistem pencahayaan menyediakan pancaran elektron penerang yang koheren, yang membawa maklumat struktur sampel selepas melalui sampel dan merambat dalam arah yang berbeza (contohnya, apabila terdapat kumpulan muka kristal yang memenuhi persamaan Bragg, 2 sudut boleh dijana dalam arah yang bersilang dengan rasuk kejadian rasuk difraksi). Objektif akan datang dari bahagian sampel yang berlainan dengan arah pembiakan yang sama. Elektron menumpu ke satu titik pada satah fokus belakang, dan elektron yang bergerak dalam arah yang berbeza membentuk titik yang berbeza dengan sewajarnya. Pancaran langsung sudut serakan sifar menumpu pada titik fokus objektif, membentuk titik pusat. Dengan cara ini, corak difraksi terbentuk pada satah fokus belakang objektif. Pada satah imej objektif, rasuk elektron ini bergabung semula untuk pengimejan koheren. Dengan melaraskan arus kanta bagi kanta perantaraan, satah objek bagi kanta perantaraan dan satah fokus belakang kanta objektif adalah bertepatan, yang boleh dipaparkan pada skrin pendarfluor. Corak pembelauan yang diperoleh di atas boleh menjadikan satah objek kanta perantaraan bertepatan dengan satah imej kanta objektif, dengan itu memperoleh imej mikroskopik. Melalui kerjasama dua cermin perantaraan, panjang dan pembesaran kamera boleh dilaraskan dalam julat yang lebih besar.
3. Studio pemerhatian
Imej elektronik dipantulkan pada skrin pendarfluor. Cahaya pendarfluor adalah berkadar dengan arus pancaran elektron. Gunakan plat kering elektronik dan bukannya skrin pendarfluor untuk mengambil gambar. Keupayaan fotosensitif plat kering berkaitan dengan panjang gelombangnya.
4. Sistem vakum
Sistem vakum terdiri daripada pam mekanikal, pam resapan minyak, pam ion, alat pengukur vakum dan saluran paip vakum. Fungsinya adalah untuk mengeluarkan gas dalam tong kanta, supaya darjah vakum tong kanta mesti mencapai sekurang-kurangnya 10-5 Torr, dan darjah vakum terbaik boleh mencapai 10-9-10-10 Torr. Jika vakum rendah, perlanggaran antara elektron dan molekul gas boleh menyebabkan penyerakan dan menjejaskan kontras. Ia juga akan menyebabkan pengionan voltan tinggi antara grid elektron dan anod, menyebabkan nyahcas antara elektrod. Gas sisa juga boleh menghakis filamen dan mencemarkan sampel.
5. Sistem kawalan kuasa
Ketidakstabilan voltan pecutan dan arus magnet kanta boleh menyebabkan penyimpangan kromatik yang serius dan mengurangkan resolusi mikroskop elektron. Oleh itu, kestabilan voltan pecutan dan arus kanta adalah kriteria penting untuk mengukur prestasi mikroskop elektron. Litar TEM terutamanya terdiri daripada bahagian berikut: bekalan kuasa DC voltan tinggi, bekalan kuasa pengujaan kanta, bekalan kuasa gegelung pesongan, bekalan kuasa pemanasan filamen pistol elektron, litar kawalan sistem vakum, bekalan kuasa pam vakum, peranti pemacu kamera dan pendedahan automatik litar.
Di samping itu, banyak mikroskop elektron berprestasi tinggi dilengkapi dengan aksesori pengimbasan, spektroskopi tenaga, spektroskopi kehilangan tenaga elektron.
