Metode klasifikacije i kategorije 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 sićušnih materijalnih struktura koje se ne mogu razlikovati 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 formirala elektronska mikrosonda koja se koristi za analizu sastava materijala; emisijski elektronski mikroskopi koriste se za proučavanje površina samoemitirajućih elektrona.
Transmisijski elektronski mikroskop
Ime je dobio po tome što elektronski snop prodire kroz uzorak i zatim koristi elektronsku leću za prikaz i povećanje slike. Njegov put svjetlosti sličan je putu optičkog mikroskopa i može izravno dobiti projekciju uzorka. Promjenom sustava leća objektiva može se izravno povećati slika u žarišnoj točki objektiva. Iz toga se mogu dobiti slike difrakcije elektrona. Ova se slika može koristiti za analizu kristalne strukture uzorka. U ovoj vrsti elektronskog mikroskopa, kontrast detalja slike nastaje raspršivanjem elektronske zrake na atomima uzorka. Budući da elektroni moraju putovati kroz uzorak, uzorak mora biti vrlo tanak. Debljina uzorka određena je atomskim težinama atoma koji čine uzorak, naponom pri kojem se ubrzavaju elektroni i željenom rezolucijom. Debljina uzorka može varirati od nekoliko nanometara do nekoliko mikrometara. Što je veća atomska težina i niži napon, uzorak mora biti tanji. Tanji dio ili dio uzorka manje gustoće ima manje raspršenje elektronske zrake, tako da više elektrona prolazi kroz otvor leće objektiva i sudjeluje u slikanju, čineći sliku svjetlijom. Nasuprot tome, deblji ili gušći dijelovi uzorka će izgledati tamnije na slici. Ako je uzorak predebeo ili pregust, kontrast slike će se pogoršati i čak se može oštetiti ili uništiti apsorbiranjem energije elektronskog snopa.
Razlučivost prijenosnog elektronskog mikroskopa je {{0}}.1~0.2nm, a povećanje je desetke tisuća do stotine tisuća puta. Budući da se elektroni lako raspršuju ili apsorbiraju u objektima, moć prodiranja je niska, pa se moraju pripremiti tanji ultratanki presjeci (obično 50 do 100 nm).
Vrh cijevi prijenosnog elektronskog mikroskopa je elektronski top. Elektroni se emitiraju iz vruće katode od volframove niti i prolaze kroz prvi i drugi kondenzator kako bi fokusirali snop elektrona. Nakon što snop elektrona prođe kroz uzorak, leća objektiva ga prikazuje na srednjem zrcalu, a zatim se postupno pojačava na srednjem zrcalu i projekcijskom zrcalu i prikazuje na fluorescentnom ekranu ili fotografskoj suhoj ploči. Srednje ogledalo uglavnom prilagođava struju pobude, a povećanje se može kontinuirano mijenjati od nekoliko desetaka puta do stotina tisuća puta. Promjenom žarišne duljine srednjeg zrcala mogu se dobiti slike elektronskog mikroskopa i elektronske difrakcije na sitnim dijelovima istog uzorka. .
skenirajući elektronski mikroskop
Elektronski snop skenirajućeg elektronskog mikroskopa ne prolazi kroz uzorak, već samo fokusira snop elektrona na malu površinu uzorka što je više moguće, a zatim skenira uzorak liniju po liniju. Upadni elektroni uzrokuju pobuđivanje sekundarnih elektrona s površine uzorka. Ono što mikroskop promatra su elektroni raspršeni iz svake točke. Scintilacijski kristal postavljen pored uzorka prima te sekundarne elektrone i pojačava ih kako bi modulirao intenzitet elektronskog snopa slikovne cijevi, čime se mijenja svjetlina na fluorescentnom ekranu slikovne cijevi. Slika je trodimenzionalna slika koja odražava strukturu površine uzorka. Otklonska zavojnica slikovne cijevi nastavlja skenirati sinkrono sa snopom elektrona na površini uzorka, tako da fluorescentni zaslon slikovne cijevi prikazuje topografsku sliku površine uzorka, što je slično principu rada industrijske televizije. Budući da se elektroni u takvom mikroskopu ne moraju prenositi kroz uzorak, napon na kojem se ubrzavaju ne mora biti jako visok.
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 i može kontinuirano varirati od nekoliko desetaka puta do stotina tisuća puta. Pretražni elektronski mikroskopi ne zahtijevaju vrlo tanke uzorke; slike imaju snažan trodimenzionalni učinak; oni mogu koristiti informacije kao što su sekundarni elektroni, apsorpcijski elektroni i X-zrake generirane interakcijom između elektronskih zraka i tvari za analizu sastava tvari.
Konstrukcija skenirajućih elektronskih mikroskopa temelji se na interakciji između elektrona i tvari. Kada snop upadnih elektrona visoke energije bombardira površinu materijala, pobuđeno područje će proizvesti sekundarne elektrone, Augerove elektrone, karakteristične X-zrake i X-zrake kontinuiranog spektra, povratno raspršene elektrone, propuštene elektrone i vidljive, ultraljubičaste i infracrveno svjetlo. elektromagnetsko zračenje koje se stvara u tom području. Istodobno se mogu generirati i parovi elektron-šupljina, vibracije rešetke (fononi) i oscilacije elektrona (plazma).
