Uvod u principe snimanja transmisijske elektronske mikroskopije
Struktura transmisijskog elektronskog mikroskopa sastoji se od dva dijela: glavni dio je sustav osvjetljenja, sustav za slikanje i studio za promatranje; pomoćni dio je vakuumski sustav i električni sustav.
1. Sustav rasvjete
Sustav je podijeljen na dva dijela: elektronski top i kondenzator. Elektronski top se sastoji od žarne niti (katode), rešetke i anode. Grijaća nit emitira snop elektrona. Kada se napon dovede na anodu, elektroni se ubrzavaju. Razlika potencijala između anode i katode je ukupni ubrzavajući napon. Ubrzani elektroni s energijom izbacuju se iz rupa u anodnoj ploči. Energija emitiranog elektronskog snopa povezana je s ubrzavajućim naponom, a mreža ima ulogu kontrole oblika elektronskog snopa. Elektronski snop ima određeni kut divergencije. Nakon podešavanja sabirne leće može se vidjeti paralelni elektronski snop s malim ili čak nultim kutom divergencije. Gustoća struje (struja snopa) elektronskog snopa može se podesiti podešavanjem struje sabirne leće.
Veličina površine na uzorku koju je potrebno osvijetliti povezana je s povećanjem. Što je veće povećanje, to je manje osvijetljeno područje. Stoga je za ozračivanje uzorka potreban finiji elektronski snop. Veličina točke snopa elektronskog snopa kojeg izravno emitira elektronski top je veća, a koherencija je također loša. Kako bi se ti elektroni učinkovitije iskoristili i dobili osvjetljavajuće elektronske zrake s visokom svjetlinom i dobrom koherencijom kako bi se zadovoljile potrebe prijenosnih elektronskih mikroskopa pri različitim povećanjima, elektronske zrake koje emitira elektronski top potrebno je dodatno konvergirati kako bi se dobile različite točke snopa. veličina. , približno paralelne zrake osvjetljenja. Ovaj zadatak obično obavljaju dvije elektromagnetske leće koje se nazivaju kondenzatori. Na slici C1 i C2 predstavljaju prvi kondenzator, odnosno drugi kondenzator. C1 obično ostaje isti, a njegova uloga je postaviti sjecište elektronskih topova kako bi se veličina slike smanjila za više od reda veličine. Osim toga, uređaj za nagib snopa ugrađen je u sustav za osvjetljavanje, koji može lako nagnuti snop elektrona u rasponu od 2 stupnja do 3 stupnja kako bi osvijetlio uzorak pod različitim kutovima nagiba.
2. Sustav za slikanje
Sustav uključuje elektroničke optičke elemente kao što su komora za uzorke, leća objektiva, srednje zrcalo, kontrastna dijafragma, difrakcijska dijafragma, projekcijska leća itd. Komora za uzorke ima mehanizam koji osigurava da se vakuum glavnog tijela ne ošteti tijekom čestih promjena uzorka . Uzorak se može pomicati u smjeru X i Y kako bi se pronašao položaj koji treba promatrati. Paralelni elektronski snop dobiven konvergentnom lećom ozračuje uzorak i nosi informacije koje odražavaju karakteristike uzorka nakon prolaska kroz uzorak. Elektronička slika nastaje pod djelovanjem leće objektiva i kontrastne dijafragme, a zatim se povećava pomoću srednjeg zrcala i projekcijske leće. Konačna elektronička slika dobiva se na fluorescentnom ekranu.
Sustav osvjetljavanja daje koherentnu iluminirajuću snopu elektrona, koja nosi strukturnu informaciju uzorka nakon prolaska kroz uzorak i širi se u različitim smjerovima (na primjer, kada postoji skupina kristalnih površina koja zadovoljava Braggovu jednadžbu, mogu se generirati 2 kuta u pravac koji siječe upadnu zraku difraktirana zraka). Ciljevi će doći iz različitih dijelova uzorka s istim smjerom širenja. Elektroni konvergiraju u jednu točku na stražnjoj žarišnoj ravnini, a elektroni koji putuju u različitim smjerovima formiraju različite točke u skladu s tim. Izravna zraka nultog kuta raspršenja konvergira u žarišnoj točki objektiva, tvoreći središnju točku. Na taj način se formira difrakcijski uzorak na stražnjoj žarišnoj ravnini objektiva. Na ravnini slike objektiva, ove elektronske zrake se rekombiniraju za koherentnu sliku. Podešavanjem struje leće srednje leće, objektna ravnina srednje leće i stražnja žarišna ravnina objektivne leće su podudarne, što se može prikazati na fluorescentnom ekranu. Gore dobiveni difrakcijski uzorak može učiniti da se ravnina objekta srednje leće podudara s ravninom slike leće objektiva, čime se dobiva mikroskopska slika. Kroz suradnju dvaju srednjih zrcala, duljina i povećanje kamere mogu se podesiti unutar većeg raspona.
3. Studio za promatranje
Elektronska slika se odražava na fluorescentnom ekranu. Fluorescentna svjetlost proporcionalna je struji elektronskog snopa. Koristite elektroničku suhu ploču umjesto fluorescentnog zaslona za snimanje fotografija. Fotoosjetljivost suhe ploče povezana je s njezinom valnom duljinom.
4. Vakuumski sustav
Vakuumski sustav sastoji se od mehaničke pumpe, uljne difuzijske pumpe, ionske pumpe, instrumenta za mjerenje vakuuma i vakuumskog cjevovoda. Njegova je funkcija uklanjanje plina u cijevi leće, tako da stupanj vakuuma cijevi leće mora doseći najmanje 10-5 Torr, a najbolji stupanj vakuuma može doseći 10-9-10-10 Torr. Ako je vakuum nizak, sudari između elektrona i molekula plina mogu uzrokovati raspršenje i utjecati na kontrast. Također će uzrokovati visokonaponsku ionizaciju između elektronske mreže i anode, uzrokujući međuelektrodno pražnjenje. Zaostali plinovi također mogu nagrizati nit i kontaminirati uzorak.
5. Sustav kontrole snage
Nestabilnost ubrzanog napona i magnetske struje leće može uzrokovati ozbiljne kromatske aberacije i smanjiti razlučivost elektronskog mikroskopa. Stoga je stabilnost napona ubrzanja i struje leće važan kriterij za mjerenje performansi elektronskog mikroskopa. TEM krug se uglavnom sastoji od sljedećih dijelova: visokonaponsko istosmjerno napajanje, napajanje pobude leće, napajanje otklonske zavojnice, napajanje grijanjem niti elektronskog topa, upravljački krug vakuumskog sustava, napajanje vakuumske pumpe, pogonski uređaj kamere i automatska ekspozicija strujni krug.
Osim toga, mnogi elektronski mikroskopi visokih performansi opremljeni su priborom za skeniranje, energetskom spektroskopijom, spektroskopijom gubitka energije elektrona.
