Kompozicija elektronskog mikroskopa
Sastav elektronskog mikroskopa
Glavne komponente su:
Izvor elektrona: katoda koja oslobađa slobodne elektrone i anoda u obliku prstena koja ubrzava elektrone. Razlika napona između katode i anode mora biti vrlo visoka, obično između tisuća volti i 3 milijuna volti.
Elektron: Koristi se za fokusiranje elektrona. Općenito se koriste magnetske leće, a ponekad i elektrostatičke leće. Funkcija elektronske leće ista je kao i optička leća u optičkom mikroskopu. Fokus optičke leće je fiksan, dok se fokus elektronske leće može podešavati, tako da elektronički mikroskop nema sustav pomičnih leća kao optički mikroskop.
Vakuumski uređaj: Vakuumski uređaj koji se koristi za održavanje stanja vakuuma unutar mikroskopa, tako da se elektroni ne apsorbiraju ili skreću na svom putu.
Stalak za uzorke: Uzorak se može stabilno postaviti na stalak za uzorke. Osim toga, često postoje uređaji koji se mogu koristiti za promjenu uzorka (poput pomicanja, rotacije, grijanja, hlađenja, istezanja itd.).
Detektor: signal ili sekundarni signal koji se koristi za prikupljanje elektrona. Projekcija uzorka može se dobiti izravno pomoću prijenosnog elektronskog mikroskopa (TEM). U ovom mikroskopu elektroni prolaze kroz uzorak, tako da uzorak mora biti vrlo tanak. Atomska težina atoma koji čine uzorak, napon ubrzavajućih elektrona i željena rezolucija određuju debljinu uzorka. Debljina uzorka može biti u rasponu od nekoliko nanometara do nekoliko mikrona. Što je veća atomska težina i niži napon, uzorak mora biti tanji.
Promjenom sustava leća objektiva, može se izravno povećati slika žarišne točke objektiva. Iz toga se mogu dobiti slike difrakcije elektrona. Pomoću ove slike može se analizirati kristalna struktura uzorka.
U Transmisijskom elektronskom mikroskopu s filtriranjem energije (EFTEM) ljudi mjere promjenu brzine elektrona dok prolaze kroz uzorak. Iz toga možemo zaključiti o kemijskom sastavu uzorka, kao što je raspodjela kemijskih elemenata unutar uzorka.
Razvojni tečaj elektronskog mikroskopa
Godine 1931. M. Noel i E. Ruska iz Njemačke modificirali su visokonaponski osciloskop s izvorom elektrona s hladnim katodnim izbojem i tri elektronske leće te dobili slike koje su bile uvećane više od deset puta. Izumili su prijenosni elektronski mikroskop, potvrđujući mogućnost povećanja slike pomoću elektronskog mikroskopa. Godine 1932., nakon Ruskinog poboljšanja, sposobnost razlučivosti elektronskog mikroskopa dosegla je 50 nanometara, oko deset puta više od mogućnosti rezolucije optičkog mikroskopa u to vrijeme, probijajući granicu rezolucije optičkog mikroskopa. Stoga je elektronski mikroskop počeo dobivati pozornost. U 1940-ima, Hill iz Sjedinjenih Država koristio je astigmatizator za kompenzaciju rotacijske asimetrije elektronske leće, čineći novi proboj u razlučivosti elektronskog mikroskopa i postupno dostigavši modernu razinu. U Kini je 1958. godine uspješno razvijen prijenosni elektronski mikroskop s razlučivošću od 3 nanometra. Godine 1979. razvijen je veliki elektronski mikroskop s razlučivošću od 0,3 nanometra.
Princip konstrukcije elektronskog mikroskopa
Elektronski mikroskop sastoji se od cijevi leće, vakuumskog sustava i električnog ormarića. Cijev objektiva uglavnom uključuje komponente kao što su elektronski top, elektronska leća, držač uzorka, fluorescentni zaslon i fotografski mehanizam. Ove komponente su obično sastavljene u stupac od vrha prema dolje; Vakuumski sustav sastoji se od mehaničke vakuumske pumpe, difuzijske pumpe, vakuumskog ventila itd., a povezan je s cijevi leće kroz cijev za odvod zraka; Energetski ormar se sastoji od visokonaponskog generatora, stabilizatora uzbudne struje i raznih jedinica za podešavanje i upravljanje.
Elektronska leća najvažnija je komponenta u cijevi leće elektronskog mikroskopa. Koristi prostorno električno ili magnetsko polje simetrično na os cijevi leće kako bi savijao putanju elektrona prema osi i formirao fokus. Njegova je funkcija slična funkciji staklene konveksne leće za fokusiranje svjetlosnog snopa, pa se naziva elektronska leća. Većina modernih elektronskih mikroskopa koristi elektromagnetske leće koje fokusiraju elektrone s jakim magnetskim poljem generiranim stabilnom istosmjernom pobudnom strujom koja teče kroz zavojnicu s polnim papučicama.
Elektronski top je komponenta koja se sastoji od vruće katode od volframove žice, gejt elektrode i katode. Može emitirati i formirati snop elektrona jednolike brzine, tako da stabilnost napona ubrzanja ne mora biti manja od 1/10000.
