Princip sastava elektronskog mikroskopa
Elektronski mikroskop sastoji se od tri dijela: cijevi leće, vakuumskog sustava i kućišta za napajanje. Cijev objektiva uglavnom uključuje elektronske topove, elektronske leće, držače uzoraka, fluorescentne zaslone i mehanizme fotoaparata. Ove komponente su obično sastavljene u stupac od vrha prema dolje; vakuumski sustav sastoji se od mehaničkih vakuumskih pumpi, difuzijskih pumpi i vakuumskih ventila. Plinovod je spojen s cijevi leće; energetski ormar sastoji se od visokonaponskog generatora, stabilizatora uzbudne struje i raznih regulacijskih jedinica.
Elektronska leća je najvažniji dio cijevi leće elektronskog mikroskopa. Koristi svemirsko električno polje ili magnetsko polje simetrično u odnosu na os cijevi leće za savijanje staze elektrona prema osi i formiranje fokusa. Njegova je funkcija slična funkciji staklene konveksne leće da fokusira zraku, pa se naziva elektron. leće. Većina modernih elektronskih mikroskopa koristi elektromagnetske leće koje fokusiraju elektrone kroz jako magnetsko polje koje stvara vrlo stabilna istosmjerna pobudna struja koja prolazi kroz zavojnicu s polnim papučicama.
Elektronski top je komponenta koja se sastoji od vruće katode od volframove niti, rešetke i katode. Može emitirati i formirati snop elektrona jednolike brzine, tako da stabilnost napona ubrzavanja ne mora biti manja od jedne desettisućinke.
Elektronske mikroskope možemo podijeliti na transmisijske elektronske mikroskope, skenirajuće elektronske mikroskope, refleksijske elektronske mikroskope i emisijske elektronske mikroskope prema njihovoj strukturi i upotrebi. Transmisijski elektronski mikroskopi često se koriste za promatranje finih struktura materijala koje se ne mogu razlučiti običnim mikroskopima; skenirajući elektronski mikroskopi uglavnom se koriste za promatranje morfologije čvrstih površina, a također se mogu kombinirati s difraktometrima X-zraka ili spektrometrima elektronske energije kako bi se formirale elektronske mikrosfere. Mikrosfere nastaju raspršivanjem elektronske zrake na atomima uzorka. Tanji dio uzorka ili dio uzorka manje gustoće ima manje raspršenje snopa elektrona, tako da više elektrona prolazi kroz dijafragmu objektiva i sudjeluje u slikanju, te na slici izgleda svjetlije. Nasuprot tome, deblji ili gušći dijelovi uzorka izgledaju tamnije na slici. Ako je uzorak predebeo ili pregust, kontrast slike će se pogoršati ili čak biti oštećen ili uništen apsorbiranjem energije elektronskog snopa.
Gornji dio cijevi leće prijenosnog elektronskog mikroskopa je elektronski top. Elektrone emitira vruća katoda od volframa, a zrake elektrona fokusiraju prvi i drugi kondenzator. Nakon prolaska kroz uzorak, snop elektrona se prikazuje na srednjem zrcalu pomoću leće objektiva, a zatim se korak po korak povećava kroz srednje zrcalo i projekcijsko zrcalo, a zatim se prikazuje na fluorescentnom ekranu ili fotokoherentnoj ploči.
Povećanje srednjeg zrcala može se kontinuirano mijenjati od desetaka puta do stotina tisuća puta uglavnom kroz podešavanje struje pobude; promjenom žarišne duljine srednjeg zrcala mogu se dobiti elektronske mikroskopske slike i slike elektronske difrakcije na sitnim dijelovima istog uzorka. Za proučavanje debljih uzoraka metalnih kriški, francuski Dulos Electron Optics Laboratory razvio je elektronski mikroskop ultravisokog napona s naponom ubrzanja od 3500 kV.
Elektronska zraka skenirajućeg elektronskog mikroskopa ne prolazi kroz uzorak, već samo skenira i pobuđuje sekundarne elektrone na površini uzorka. Scintilacijski kristal postavljen pored uzorka prima te sekundarne elektrone, pojačava i modulira intenzitet elektronskog snopa slikovne cijevi, čime se mijenja svjetlina na ekranu slikovne cijevi. Otklonska zavojnica slikovne cijevi održava sinkronizirano skeniranje s elektronskim snopom na površini uzorka, tako da fluorescentni zaslon slikovne cijevi prikazuje topografsku sliku površine uzorka, što je slično principu rada industrijskog televizora. .
Razlučivost skenirajućeg elektronskog mikroskopa uglavnom je određena promjerom elektronske zrake na površini uzorka. Povećanje je omjer amplitude skeniranja na slikovnoj cijevi i amplitude skeniranja na uzorku, koji se može kontinuirano mijenjati od nekoliko desetaka puta do stotina tisuća puta. Pretražna elektronska mikroskopija ne zahtijeva vrlo tanke uzorke; slika ima snažan trodimenzionalni učinak; može koristiti informacije kao što su sekundarni elektroni, apsorbirani elektroni i X-zrake generirane interakcijom elektronskih zraka i tvari za analizu sastava tvari.
Elektronski top i kondenzatorska leća skenirajućeg elektronskog mikroskopa otprilike su isti kao kod transmisijskog elektronskog mikroskopa, ali kako bi se elektronski snop učinio tanjim, leća objektiva i astigmatizator dodani su ispod kondenzatorske leće i dva seta međusobno okomite zrake skeniranja ugrađene su unutar leće objektiva. zavojnica. Komora za uzorke ispod leće objektiva opremljena je postoljem za uzorkovanje koje se može pomicati, okretati i naginjati.
