Elementy mikroskopu elektronowego
Źródło elektronów: Jest to katoda, która uwalnia wolne elektrony, a anoda w kształcie pierścienia przyspiesza elektrony. Różnica napięcia między katodą a anodą musi być bardzo duża, zwykle od kilku tysięcy do trzech milionów woltów.
Elektrony: używane do skupiania elektronów. Zwykle stosuje się soczewki magnetyczne, a czasami stosuje się również soczewki elektrostatyczne. Funkcja soczewki elektronowej jest taka sama jak soczewki optycznej w mikroskopie optycznym. Ostrość soczewki optycznej jest stała, ale ostrość soczewki elektronicznej można regulować, więc mikroskop elektronowy nie ma ruchomego systemu soczewek, takiego jak mikroskop optyczny.
Urządzenie próżniowe: Urządzenie próżniowe służy do zapewnienia stanu próżni wewnątrz mikroskopu, dzięki czemu elektrony nie będą absorbowane ani odchylane na swojej drodze.
Uchwyt próbki: Próbki można stabilnie umieścić na uchwycie próbki. Ponadto często istnieją urządzenia, które można wykorzystać do zmiany próbki (takie jak przesuwanie, obracanie, ogrzewanie, chłodzenie, wydłużanie itp.).
Detektor: Sygnał lub sygnał wtórny używany do zbierania elektronów. Projekcję próbki można uzyskać bezpośrednio za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (Transmission Electron Microscopy TEM). Elektrony przechodzą przez próbkę w tym mikroskopie, więc próbka musi być bardzo cienka. Masa atomowa atomów tworzących próbkę, napięcie, przy którym elektrony są przyspieszane, oraz pożądana rozdzielczość określają grubość próbki. Grubość próbki może wahać się od kilku nanometrów do kilku mikrometrów. Im większa masa atomowa i niższe napięcie, tym cieńsza musi być próbka.
Zmieniając układ soczewek obiektywu, można bezpośrednio powiększyć obraz w ognisku obiektywu. Z tego można uzyskać obrazy dyfrakcji elektronów. Korzystając z tego obrazu, można przeanalizować strukturę krystaliczną próbki.
W transmisyjnej mikroskopii elektronowej z filtrem energii (EFTEM) ludzie mierzą zmiany prędkości elektronów przechodzących przez próbkę. Na tej podstawie można wywnioskować skład chemiczny próbki, na przykład rozmieszczenie pierwiastków chemicznych w próbce.
Zastosowania mikroskopów elektronowych
Mikroskopy elektronowe można podzielić na transmisyjne mikroskopy elektronowe, skaningowe mikroskopy elektronowe, refleksyjne mikroskopy elektronowe i emisyjne mikroskopy elektronowe zgodnie z ich budową i zastosowaniem. Transmisyjne mikroskopy elektronowe są często używane do obserwacji drobnych struktur materiałowych, których nie można rozdzielić za pomocą zwykłych mikroskopów; skaningowe mikroskopy elektronowe są używane głównie do obserwacji morfologii powierzchni ciał stałych, a także mogą być łączone z dyfraktometrami rentgenowskimi lub spektrometrami energii elektronów, tworząc elektroniczne mikrosondy do analizy składu materiałów; emisyjna mikroskopia elektronowa do badania samoemisyjnych powierzchni elektronowych.
Nazwa transmisyjnego mikroskopu elektronowego pochodzi od tego, jak wiązka elektronów penetruje próbkę, a następnie powiększa obraz za pomocą soczewki elektronowej. Jego droga optyczna jest podobna do drogi optycznej mikroskopu. W tego typu mikroskopach elektronowych kontrast w szczegółach obrazu jest tworzony przez rozpraszanie wiązki elektronów przez atomy próbki. Cieńsza lub o mniejszej gęstości część próbki ma mniejsze rozpraszanie wiązki elektronów, więc więcej elektronów przechodzi przez przysłonę obiektywu i bierze udział w obrazowaniu oraz wydaje się jaśniejsze na obrazie. I odwrotnie, grubsze lub gęstsze części próbki wydają się ciemniejsze na obrazie. Jeśli próbka jest zbyt gruba lub zbyt gęsta, kontrast obrazu ulegnie pogorszeniu, a nawet zostanie uszkodzony lub zniszczony przez pochłonięcie energii wiązki elektronów.
