Переваги електронної мікроскопії в порівнянні з оптичною мікроскопією
Хоча роздільна здатність електронного мікроскопа набагато краща, ніж роздільна здатність оптичного мікроскопа, важко спостерігати за живими організмами, оскільки він повинен працювати в умовах вакууму, а опромінення електронним пучком призведе до пошкодження біологічних зразків від опромінення. Інші проблеми, такі як яскравість електронної гармати та покращення якості електронної лінзи, також потребують продовження вивчення.
Роздільна здатність є важливим показником електронного мікроскопа, який пов'язаний з кутом падіння конуса і довжиною хвилі електронного променя через зразок. Довжина хвилі видимого світла становить приблизно від 300 до 700 нанометрів, а довжина хвилі електронного променя пов’язана з прискорювальною напругою. Коли прискорювальна напруга становить від 50 до 100 кВ, довжина хвилі електронного променя становить приблизно 0,0053-0,0037 нанометрів. Оскільки довжина хвилі електронного променя набагато менша за довжину хвилі видимого світла, то навіть якщо кут конуса електронного променя становить лише 1% оптичного мікроскопа, роздільна здатність електронного мікроскопа все одно набагато краща, ніж оптична. мікроскоп.
Електронний мікроскоп складається з трьох частин: дзеркальної труби, вакуумної системи та блоку живлення. Ствол в основному має електронну гармату, електронну лінзу, тримач зразка, флуоресцентний екран і механізм камери та інші компоненти, ці компоненти зазвичай збираються зверху вниз у колону; вакуумна система складається з механічного вакуумного насоса, дифузійних насосів і вакуумних клапанів і т.д., а через насосний трубопровід з'єднаний зі стовбуром дзеркала; Блок живлення складається з генератора високої напруги, стабілізатора струму збудження і ряду блоків регулювання.
Електронна лінза є важливою частиною стовбура електронного мікроскопа, вона симетрична до осі стовбура просторового електричного поля або магнітного поля, так що електрон трек до осі формування фокусування ролі опуклого скла Роль лінзи для фокусування пучка світла подібна до ролі лінзи, тому її називають електронною лінзою. У більшості сучасних електронних мікроскопів використовуються електромагнітні лінзи за допомогою дуже стабільного постійного струму збудження через котушку з полюсним башмаком, що створюється сильним магнітним полем для фокусування електронів.
Електронна гармата - це компонент, що складається з вольфрамового гарячого катода, затвора та катода. Він випромінює і формує електронний промінь з рівномірною швидкістю, тому стабільність прискорювальної напруги повинна бути не менше ніж одна частина на десять тисяч.
Електронні мікроскопи можна класифікувати на просвічуючі електронні мікроскопи, скануючі електронні мікроскопи, відбивні електронні мікроскопи та емісійні електронні мікроскопи відповідно до їх будови та використання. Трансмісійний електронний мікроскоп часто використовується для спостереження за тими, хто за допомогою звичайних мікроскопів не може розрізнити тонку структуру матеріалу; скануючий електронний мікроскоп в основному використовується для спостереження за морфологією твердих поверхонь, але також з рентгенівським дифрактометром або електронним спектрометром, об'єднаним для формування електронного мікрозонда, який використовується для аналізу складу матеріалу; емісійний електронний мікроскоп для дослідження поверхні самовипромінювання електронів.
Електронний промінь скануючого електронного мікроскопа не проходить через зразок, а лише сканує поверхню зразка для збудження вторинних електронів. Сцинтиляційний кристал, розміщений поруч із зразком, отримує ці вторинні електрони, які посилюються, щоб модулювати інтенсивність електронного пучка ЕПТ, таким чином змінюючи яскравість на флуоресцентному екрані ЕПТ. Відхильна котушка ЕПТ синхронізована з електронним променем на поверхні зразка, так що флуоресцентний екран ЕПТ відображає топографічне зображення поверхні зразка, що схоже на принцип роботи промислових телевізорів.
Роздільна здатність скануючого електронного мікроскопа в основному визначається діаметром електронного променя на поверхні зразка. Збільшення - це відношення амплітуди сканування на трубці до амплітуди сканування на зразку, яке можна безперервно змінювати від десятків до сотень тисяч разів. Для скануючих електронних мікроскопів не потрібні дуже тонкі зразки; зображення має сильне відчуття тривимірності; і може аналізувати склад речовини, використовуючи таку інформацію, як вторинні електрони, поглинені електрони та рентгенівські промені, створені в результаті взаємодії електронного променя з речовиною.
Електронна гармата для скануючого електронного мікроскопа, дзеркало для споглядання та трансмісійний електронний мікроскоп більш-менш однакові, але для того, щоб електронний промінь був більш тонким, у дзеркалі для споглядання під лінзою об’єктива додається диспергатор, а в лінзі об’єктива – також оснащений двома наборами перпендикулярних один до одного всередині скануючої котушки. Камера для зразків під лінзою об'єктива оснащена столиком для зразків, який можна переміщувати, обертати та нахиляти.
