Vrste elektronskih mikroskopa
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;
Pretražni elektronski mikroskopi uglavnom se koriste za promatranje morfologije čvrstih površina, a također se mogu kombinirati s difraktometrima X-zraka ili spektrometrima elektronske energije za formiranje elektroničkih mikrosondi za analizu sastava materijala;
Emisijska elektronska mikroskopija koristi se za proučavanje površina samoemitirajućih elektrona.
(1) Transmisijski elektronski mikroskop
Komponente prijenosnog elektronskog mikroskopa (TEM) uključuju:
1. Elektronski top: emitira elektrone, sastoji se od katode, rešetke i anode.
2. Kondenzatorska leća: To je elektronička leća, koja koncentrira elektronski snop i može se koristiti za kontrolu intenziteta osvjetljenja i kuta otvora blende.
3. Komora za uzorke: mjesto uzorka za promatranje, opremljena je rotirajućim stolom za promjenu kuta uzorka, kao i opremljena opremom za grijanje, hlađenje i drugom opremom.
4. Objektiv: To je leća male udaljenosti s velikim povećanjem, a funkcija joj je povećanje elektronske slike. Objektiv je ključ za određivanje snage razlučivosti i kvalitete slike prijenosnog elektronskog mikroskopa.
5. Srednje zrcalo: To je slaba leća s promjenjivim povećanjem, a funkcija joj je ponovno povećanje elektronske slike. Podešavanjem struje srednjeg zrcala, slika ili obrazac difrakcije elektrona objekta mogu se odabrati za pojačanje.
6. Prijenosno zrcalo: To je jaka leća velikog povećanja, koja se koristi za dodatno povećanje međuslike nakon drugog povećanja i zatim formira sliku na fluorescentnom ekranu.
7. Sekundarna vakuumska pumpa: vakuumirajte komoru za uzorak.
8. Uređaj kamere: koristi se za snimanje slika. Budući da se elektroni lako raspršuju ili apsorbiraju u objektima, moć prodiranja je mala, a gustoća i debljina uzorka utjecat će na konačnu kvalitetu slike. Moraju se pripremiti tanji ultratanki rezovi, obično 50-100 nm.
Stoga se uzorak mora obraditi vrlo tanko kada se promatra transmisijskim elektronskim mikroskopom. Obično se priprema tankim rezovima ili jetkanjem smrzavanjem:
(1) Metoda tankih kriški
Uzorak se obično fiksira osminskom kiselinom i glutaraldehidom, ugradi epoksidnom smolom i reže toplinskom ekspanzijom ili spiralnom propulzijom. Debljina presjeka je 20-50 nm i obojena je solima teških metala radi povećanja kontrasta.
(2) Metoda jetkanja zamrzavanjem poznata i kao metoda loma smrzavanjem
Nakon što su uzorci zamrznuti u suhom ledu na -100 stupnjeva ili u tekućem dušiku na -196 stupnjeva, uzorci su brzo odrezani hladnim nožem. Nakon što se slomljeni uzorak zagrije, led odmah sublimira u uvjetima vakuuma, izlažući slomljenu strukturu, što se naziva jetkanje. Nakon što je jetkanje završeno, sloj isparene platine se raspršuje pod kutom od 45o u odnosu na presjek, a sloj ugljika se raspršuje pod kutom od 90o kako bi se poboljšao kontrast i snaga. Uzorak se zatim digestira s otopinom natrijevog hipoklorita, a film ugljika i platine se ljušti, što se naziva kompleksnim filmom, koji može otkriti morfologiju urezane površine uzorka. Slika dobivena pod elektronskim mikroskopom predstavlja strukturu na lomljenoj površini stanice u preparatu.
(2) Pretražni elektronski mikroskop
Pretražni elektronski mikroskop (SEM) pojavio se 1960-ih, a rezolucija danas može doseći 6-10 nm.
Njegov princip rada je da fino fokusirana elektronska zraka koju emitira elektronski top pogađa uzorak kroz dvostupanjsku kondenzorsku leću, otklonsku zavojnicu i leću objektiva, skenira površinu uzorka i pobuđuje sekundarne elektrone. Količina generiranih sekundarnih elektrona povezana je s upadnim kutom snopa elektrona, odnosno s površinskom strukturom uzorka. Nakon što detektor prikupi sekundarne elektrone, scintilator ih pretvara u optičke signale, a zatim ih fotomultiplikatorska cijev i pojačalo pretvaraju u električne signale za kontrolu intenziteta elektronskog snopa na fluorescentnom ekranu i prikaz skenirane slike sinkroniziran sa snopom elektrona. Slika je trodimenzionalna slika koja odražava strukturu površine uzorka.
Prije pregleda, uzorke skenirajućeg elektronskog mikroskopa potrebno je fiksirati, dehidrirati, a zatim poprskati slojem čestica teških metala. Teški metali emitiraju sekundarne elektroničke signale pod bombardiranjem elektronskog snopa.
