Методи класифікації та категорії електронних мікроскопів
Електронні мікроскопи можна розділити на просвічуючі електронні мікроскопи, скануючі електронні мікроскопи, відбивні електронні мікроскопи та емісійні електронні мікроскопи відповідно до їх будови та використання.
Трансмісійні електронні мікроскопи часто використовуються для спостереження дрібних структур матеріалу, які неможливо розрізнити за допомогою звичайних мікроскопів; скануючі електронні мікроскопи в основному використовуються для спостереження за морфологією твердих поверхонь, а також можуть поєднуватися з рентгенівськими дифрактометрами або спектрометрами електронної енергії для формування електронних мікрозондів, які використовуються для аналізу складу матеріалу; Емісійні електронні мікроскопи використовуються для дослідження поверхонь самовипромінюючих електронів.
Трансмісійний електронний мікроскоп
Він названий після того, як електронний промінь проникає в зразок, а потім використовує електронну лінзу для зображення та збільшення зображення. Його світловий шлях схожий на світловий шлях оптичного мікроскопа, і він може безпосередньо отримати проекцію зразка. Змінивши систему лінз лінзи об’єктива, можна безпосередньо збільшити зображення в фокальній точці лінзи об’єктива. Звідси можна отримати зображення дифракції електронів. Це зображення можна використовувати для аналізу кристалічної структури зразка. У цьому типі електронного мікроскопа контрастність деталей зображення формується за рахунок розсіювання електронного пучка на атомах зразка. Оскільки електрони повинні проходити через зразок, зразок має бути дуже тонким. Товщина зразка визначається атомними вагами атомів, що утворюють зразок, напругою, при якій прискорюються електрони, і бажаною роздільною здатністю. Товщина зразка може варіюватися від кількох нанометрів до кількох мікрометрів. Чим більша атомна маса і нижча напруга, тим тоншим повинен бути зразок. Тонша або менш щільна частина зразка має менше розсіювання електронного променя, тому більше електронів проходить через отвір лінзи об’єктива та бере участь у формуванні зображення, завдяки чому зображення виглядає яскравішим. І навпаки, більш товсті або щільні частини зразка будуть виглядати темнішими на зображенні. Якщо зразок занадто товстий або щільний, контрастність зображення погіршиться і навіть може бути пошкоджена або знищена через поглинання енергії електронного променя.
Роздільна здатність трансмісійного електронного мікроскопа становить {{0}}.1~0,2 нм, а збільшення становить від десятків тисяч до сотень тисяч разів. Оскільки електрони легко розсіюються або поглинаються об’єктами, проникаюча здатність низька, тому необхідно підготувати більш тонкі ультратонкі зрізи (зазвичай від 50 до 100 нм).
Верхня частина стовбура трансмісійного електронного мікроскопа є електронною гарматою. Електрони випромінюються з гарячого катода з вольфрамовою ниткою і проходять через перший і другий конденсатори для фокусування електронного пучка. Після проходження електронного пучка через зразок він відображається на проміжному дзеркалі лінзою об’єктива, а потім поступово посилюється проміжним дзеркалом і проекційним дзеркалом і відображається на флуоресцентному екрані або фотопластинці. Проміжне дзеркало в основному регулює струм збудження, а збільшення можна безперервно змінювати від десятків разів до сотень тисяч разів. Змінюючи фокусну відстань проміжного дзеркала, можна отримати зображення електронної мікроскопії та електронної дифракції на крихітних частинах одного зразка. .
скануючий електронний мікроскоп
Електронний промінь скануючого електронного мікроскопа не проходить через зразок, а лише максимально фокусує електронний промінь на невеликій ділянці зразка, а потім сканує зразок рядок за рядком. Падаючі електрони викликають збудження вторинних електронів з поверхні зразка. Мікроскоп спостерігає електрони, розсіяні з кожної точки. Сцинтиляційний кристал, розміщений поруч із зразком, приймає ці вторинні електрони та посилює їх, щоб модулювати інтенсивність електронного пучка кінескопа, таким чином змінюючи яскравість на флуоресцентному екрані кінескопа. Зображення є тривимірним, що відображає структуру поверхні зразка. Котушка відхилення кінескопа продовжує сканувати синхронно з електронним променем на поверхні зразка, так що флуоресцентний екран кінескопа відображає топографічне зображення поверхні зразка, що подібно до принципу роботи промислового телебачення. Оскільки електрони в такому мікроскопі не повинні проходити через зразок, напруга, при якій вони прискорюються, не повинна бути дуже високою.
Роздільна здатність скануючого електронного мікроскопа в основному визначається діаметром електронного променя на поверхні зразка. Збільшення — це відношення амплітуди сканування на кінескопі до амплітуди сканування на зразку, яке може постійно змінюватися від десятків до сотень тисяч разів. Для скануючих електронних мікроскопів не потрібні дуже тонкі зразки; зображення мають сильний тривимірний ефект; вони можуть використовувати таку інформацію, як вторинні електрони, електрони поглинання та рентгенівські промені, створені взаємодією між електронними променями та речовинами, для аналізу складу речовин.
Конструкція скануючих електронних мікроскопів заснована на взаємодії електронів з речовиною. Коли промінь високоенергетичних падаючих електронів бомбардує поверхню матеріалу, збуджена область вироблятиме вторинні електрони, електрони Оже, характеристичне рентгенівське випромінювання та рентгенівське випромінювання безперервного спектру, електрони, розсіяні назад, електрони, що пройшли, і видимі, ультрафіолетові та інфрачервоне світло. електромагнітне випромінювання, що створюється в цьому місці. При цьому також можуть генеруватися електронно-діркові пари, коливання гратки (фонони) і електронні коливання (плазма).
