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 w celu utworzenia elektronów. Mikrosfery powstają w wyniku rozpraszania wiązki elektronów przez atomy próbki. Cieńsza lub o mniejszej gęstości część próbki ma mniejsze rozpraszanie wiązki elektronów, dzięki czemu 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.
Górna część tubusu obiektywu transmisyjnego mikroskopu elektronowego to działo elektronowe. Elektrony są emitowane przez gorącą katodę wolframową, a wiązki elektronów są ogniskowane przez pierwszy i drugi kondensator. Po przejściu przez próbkę wiązka elektronów jest obrazowana na zwierciadle pośrednim przez soczewkę obiektywu, a następnie stopniowo powiększana przez zwierciadło pośrednie i zwierciadło projekcyjne, a następnie obrazowana na ekranie fluorescencyjnym lub na płytce fotokoherentnej.
Powiększenie zwierciadła pośredniego można zmieniać w sposób ciągły od dziesiątek do setek tysięcy razy, głównie poprzez regulację prądu wzbudzenia; zmieniając ogniskową zwierciadła pośredniego, można uzyskać obrazy mikroskopii elektronowej i obrazy dyfrakcji elektronów na małych częściach tej samej próbki. Aby badać grubsze próbki skrawków metalu, francuskie Laboratorium Optyki Elektronowej Dulos opracowało mikroskop elektronowy ultrawysokiego napięcia o napięciu przyspieszającym 3500 kV.
Wiązka elektronów ze skaningowego mikroskopu elektronowego nie przechodzi przez próbkę, a jedynie skanuje i wzbudza elektrony wtórne na powierzchni próbki. Kryształ scyntylacyjny umieszczony obok próbki odbiera te wtórne elektrony, wzmacnia i moduluje intensywność wiązki elektronów kineskopu, zmieniając w ten sposób jasność ekranu kineskopu. Cewka odchylająca kineskopu utrzymuje synchroniczne skanowanie z wiązką elektronów na powierzchni próbki, dzięki czemu ekran fluorescencyjny kineskopu wyświetla topograficzny obraz powierzchni próbki, co jest podobne do zasady działania telewizora przemysłowego .
Rozdzielczość skaningowego mikroskopu elektronowego zależy głównie od średnicy wiązki elektronów na powierzchni próbki. Powiększenie to stosunek amplitudy skanowania kineskopu do amplitudy skanowania próbki, który można zmieniać w sposób ciągły od dziesiątek do setek tysięcy razy. Skaningowa mikroskopia elektronowa nie wymaga bardzo cienkich próbek; obraz ma silny efekt trójwymiarowości; może wykorzystywać informacje, takie jak elektrony wtórne, elektrony pochłonięte i promieniowanie rentgenowskie generowane przez interakcję wiązek elektronów i substancji, do analizy składu substancji.
Działo elektronowe i soczewka kondensorowa skaningowego mikroskopu elektronowego są mniej więcej takie same jak te w transmisyjnym mikroskopie elektronowym, ale aby wiązka elektronów była cieńsza, pod soczewką kondensującą dodano soczewkę obiektywową i astygmatyzator oraz dwa zestawy wzajemnie prostopadłe wiązki skanujące są zainstalowane wewnątrz soczewki obiektywu. cewka. Komora próbki pod soczewką obiektywu jest wyposażona w stolik próbki, który może się poruszać, obracać i przechylać.
