Pengenalan kepada prinsip komposisi mikroskop elektron
Mikroskop elektron terdiri daripada tong kanta, sistem vakum dan kabinet kuasa. Tong kanta terutamanya terdiri daripada pistol elektron, kanta elektron, pemegang sampel, skrin pendarfluor dan mekanisme kamera, yang biasanya dipasang ke dalam lajur dari atas ke bawah; Sistem vakum terdiri daripada pam vakum mekanikal, pam resapan dan injap vakum, dan disambungkan dengan tong kanta melalui saluran paip pengekstrakan udara; 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 spatial atau medan magnet yang simetri kepada paksi tong kanta untuk membengkokkan trajektori elektron ke paksi untuk membentuk fokus, yang serupa dengan kanta cembung kaca untuk memfokuskan pancaran cahaya, jadi ia dipanggil kanta elektron. Kebanyakan mikroskop elektron moden menggunakan kanta elektromagnet, dan medan magnet kuat yang dihasilkan oleh arus pengujaan DC yang sangat stabil melalui gegelung dengan kasut tiang memfokuskan elektron.
Senapang elektron ialah 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 penggunaan. Mikroskop elektron penghantaran (TEM) sering digunakan untuk memerhati struktur bahan halus yang tidak dapat dibezakan oleh mikroskop biasa. Mikroskop elektron pengimbasan (SEM) digunakan terutamanya untuk memerhati morfologi permukaan pepejal, dan juga boleh digabungkan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer tenaga elektron. Mikro elektron dibentuk oleh penyerakan pancaran elektron oleh atom sampel. Dalam bahagian nipis atau berketumpatan rendah sampel, pancaran elektron berserak kurang, jadi lebih banyak elektron melalui diafragma objektif dan mengambil bahagian dalam pengimejan, yang menjadikannya 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 filamen tungsten dan difokuskan oleh kanta pemeluwap pertama dan kedua. Selepas rasuk elektron melalui sampel, ia diimej pada cermin perantaraan oleh kanta objektif, dan kemudian dikuatkan langkah demi langkah oleh cermin perantaraan dan cermin unjuran, dan diimej pada skrin pendarfluor atau plat fotografi.
Pembesaran cermin perantaraan boleh terus diubah daripada beberapa puluh kali kepada beberapa ratus ribu kali dengan melaraskan 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 tebal, mikroskop elektron voltan ultra tinggi dengan voltan pecutan 3500 kV telah dibangunkan oleh Makmal Optik Elektron di Dulos, Perancis.
Rasuk elektron pengimbasan mikroskop elektron tidak melalui sampel, tetapi hanya mengimbas pada permukaan sampel untuk merangsang elektron sekunder. Kristal kilauan yang diletakkan di sebelah sampel menerima elektron sekunder ini dan memodulasi keamatan pancaran elektron tiub gambar selepas penguatan, 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 menunjukkan imej morfologi permukaan sampel, yang serupa dengan prinsip kerja set TV industri.
Resolusi mikroskop elektron pengimbasan terutamanya bergantung pada 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 berpuluh-puluh kepada ratusan ribu kali. Mengimbas mikroskop elektron tidak memerlukan sampel yang sangat nipis; Imej mempunyai deria tiga dimensi yang kuat; Komposisi bahan boleh dianalisis dengan menggunakan maklumat elektron sekunder, elektron yang diserap dan sinar-X yang dihasilkan oleh interaksi antara pancaran elektron dan bahan.
Pistol elektron dan pemeluwap mikroskop elektron pengimbasan hampir sama dengan mikroskop elektron penghantaran, tetapi untuk menjadikan pancaran elektron lebih nipis, kanta objektif dan peresap astigmatik ditambah di bawah pemeluwap, dan dua set pengimbasan gegelung berserenjang antara satu sama lain juga dipasang dalam kanta objektif. Jadual sampel yang boleh bergerak, berputar dan condong dipasang di ruang sampel di bawah kanta objektif.
