Prinsip komposisi dan penggunaan mikroskop elektron
Mikroskop elektron terdiri daripada tiga bahagian: tong kanta, sistem vakum dan kabinet bekalan kuasa. Tong kanta terutamanya termasuk senapang elektron, kanta elektron, pemegang sampel, skrin pendarfluor dan mekanisme kamera. Komponen ini biasanya dipasang ke dalam lajur dari atas ke bawah; sistem vakum terdiri daripada pam vakum mekanikal, pam resapan, dan injap vakum. Saluran paip gas disambungkan dengan tong kanta; kabinet kuasa terdiri daripada penjana voltan tinggi, penstabil arus pengujaan dan pelbagai unit kawalan pelarasan.
Kanta elektron adalah bahagian terpenting dalam tong kanta mikroskop elektron. Ia menggunakan medan elektrik angkasa atau medan magnet yang simetri kepada paksi tong kanta untuk membengkokkan trek elektron ke paksi untuk membentuk fokus. Fungsinya adalah serupa dengan kanta cembung kaca untuk memfokuskan rasuk, jadi ia dipanggil elektron. kanta. Kebanyakan mikroskop elektron moden menggunakan kanta elektromagnet, yang memfokuskan elektron melalui medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh arus pengujaan DC yang sangat stabil melalui gegelung dengan kasut tiang.
Pistol elektron adalah komponen yang terdiri daripada katod panas filamen tungsten, grid dan katod. Ia boleh memancarkan dan membentuk pancaran elektron dengan kelajuan seragam, jadi kestabilan voltan pecutan diperlukan tidak kurang daripada satu persepuluh ribu.
Mikroskop elektron boleh dibahagikan kepada mikroskop elektron penghantaran, mikroskop elektron pengimbasan, mikroskop elektron pantulan, dan mikroskop elektron pelepasan mengikut struktur dan kegunaannya. Mikroskop elektron penghantaran sering digunakan untuk memerhati struktur bahan halus yang tidak dapat diselesaikan oleh mikroskop biasa; mikroskop elektron pengimbasan digunakan terutamanya untuk memerhati morfologi permukaan pepejal, dan juga boleh digabungkan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer tenaga elektron untuk membentuk elektronik Mikrosfera terbentuk oleh penyerakan pancaran elektron oleh atom sampel. Bahagian sampel yang lebih nipis atau berketumpatan lebih rendah mempunyai penyerakan rasuk elektron yang lebih sedikit, supaya lebih banyak elektron melalui diafragma objektif dan mengambil bahagian dalam pengimejan, dan kelihatan lebih cerah dalam imej. Sebaliknya, bahagian sampel yang lebih tebal atau lebih padat kelihatan lebih gelap dalam imej. Jika sampel terlalu tebal atau terlalu padat, kontras imej akan merosot, malah rosak atau musnah dengan menyerap tenaga pancaran elektron.
Bahagian atas tong kanta mikroskop elektron penghantaran ialah pistol elektron. Elektron dipancarkan oleh katod panas tungsten, dan rasuk elektron difokuskan oleh pemeluwap pertama dan kedua. Selepas melalui sampel, pancaran elektron diimej pada cermin perantaraan oleh kanta objektif, dan kemudian diperbesarkan langkah demi langkah melalui cermin perantaraan dan cermin unjuran, dan kemudian diimej pada skrin pendarfluor atau plat fotokoheren.
Pembesaran cermin perantaraan boleh terus diubah daripada berpuluh-puluh kali kepada ratusan ribu kali terutamanya melalui pelarasan arus pengujaan; dengan menukar jarak fokus cermin perantaraan, imej mikroskopik elektron dan imej pembelauan elektron boleh diperolehi pada bahagian kecil sampel yang sama . Untuk mengkaji sampel kepingan logam yang lebih tebal, Makmal Optik Elektron Dulos Perancis membangunkan mikroskop elektron voltan ultra tinggi dengan voltan pecutan 3500 kV.
Rasuk elektron mikroskop elektron pengimbasan tidak melalui sampel, tetapi hanya mengimbas dan merangsang elektron sekunder pada permukaan sampel. Kristal kilauan yang diletakkan di sebelah sampel menerima elektron sekunder ini, menguatkan dan memodulasi intensiti pancaran elektron tiub gambar, dengan itu menukar kecerahan pada skrin tiub gambar. Gegelung pesongan tiub gambar mengekalkan pengimbasan segerak dengan pancaran elektron pada permukaan sampel, supaya skrin pendarfluor tiub gambar memaparkan imej topografi permukaan sampel, yang serupa dengan prinsip kerja TV industri .
Resolusi mikroskop elektron pengimbasan ditentukan terutamanya oleh diameter pancaran elektron pada permukaan sampel. Pembesaran ialah nisbah amplitud pengimbasan pada tiub gambar kepada amplitud pengimbasan pada sampel, yang boleh ditukar secara berterusan daripada puluhan kali kepada ratusan ribu kali. Mengimbas mikroskop elektron tidak memerlukan sampel yang sangat nipis; imej mempunyai kesan tiga dimensi yang kuat; ia boleh menggunakan maklumat seperti elektron sekunder, elektron yang diserap, dan sinar-X yang dihasilkan oleh interaksi pancaran elektron dan bahan untuk menganalisis komposisi bahan.
Pistol elektron dan kanta pemeluwap mikroskop elektron pengimbasan adalah lebih kurang sama dengan mikroskop elektron penghantaran, tetapi untuk menjadikan pancaran elektron lebih nipis, kanta objektif dan astigmatizer ditambah di bawah kanta pemeluwap, dan dua set rasuk imbasan saling berserenjang dipasang di dalam kanta objektif. gegelung. Ruang sampel di bawah kanta objektif dilengkapi dengan peringkat sampel yang boleh bergerak, berputar dan condong.
Kegunaan Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron boleh dibahagikan kepada mikroskop elektron penghantaran, mikroskop elektron pengimbasan, mikroskop elektron pantulan, dan mikroskop elektron pelepasan mengikut struktur dan kegunaannya. Mikroskop elektron penghantaran sering digunakan untuk memerhati struktur bahan halus yang tidak dapat diselesaikan oleh mikroskop biasa; mikroskop elektron pengimbasan digunakan terutamanya untuk memerhati morfologi permukaan pepejal, dan juga boleh digabungkan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer tenaga elektron untuk membentuk Mikroprob elektronik untuk analisis komposisi bahan; mikroskop elektron pelepasan untuk kajian permukaan elektron pemancar sendiri.
Mikroskop elektron penghantaran dinamakan sempena pancaran elektron menembusi sampel dan kemudian membesarkan imej dengan kanta elektron. Laluan optiknya adalah serupa dengan mikroskop optik. Dalam jenis mikroskop elektron ini, kontras dalam perincian imej dicipta oleh penyerakan pancaran elektron oleh atom sampel. Bahagian sampel yang lebih nipis atau berketumpatan lebih rendah mempunyai penyerakan rasuk elektron yang lebih sedikit, supaya lebih banyak elektron melalui diafragma objektif dan mengambil bahagian dalam pengimejan, dan kelihatan lebih cerah dalam imej. Sebaliknya, bahagian sampel yang lebih tebal atau lebih padat kelihatan lebih gelap dalam imej. Jika sampel terlalu tebal atau terlalu padat, kontras imej akan merosot, malah rosak atau musnah dengan menyerap tenaga pancaran elektron.
