Хід розвитку електронного мікроскопа
Склад електронного мікроскопа
Джерело електронів: це катод, який вивільняє вільні електрони, а кільцевий анод прискорює електрони. Різниця напруг між катодом і анодом має бути дуже високою, зазвичай від кількох тисяч вольт до 3 мільйонів вольт.
Електрони: використовується для фокусування електронів. Як правило, використовуються магнітні лінзи, а іноді електростатичні лінзи. Функція електронної лінзи така ж, як і оптичної лінзи в оптичному мікроскопі. Фокус оптичної лінзи є фіксованим, тоді як фокус електронної лінзи можна регулювати, тому електронний мікроскоп не має рухомої системи лінз, як оптичний мікроскоп.
Вакуумний пристрій: вакуумний пристрій використовується для забезпечення стану вакууму в мікроскопі, щоб електрони не поглиналися та не відхилялися на своєму шляху.
Стелаж для зразків: зразок можна стабільно розмістити на штативі для зразків. Крім того, часто існують пристрої, які можна використовувати для зміни зразка (наприклад, переміщення, обертання, нагрівання, охолодження, розтягування тощо).
Детектор: сигнал або вторинний сигнал, який використовується для збору електронів. Вид Проекцію зразка можна отримати безпосередньо за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа. У цьому мікроскопі електрони проходять через зразок, тому зразок повинен бути дуже тонким. Товщина зразка визначається атомною вагою атомів, що утворюють зразок, напругою прискорювальних електронів і бажаною роздільною здатністю. Товщина зразка може коливатися від декількох нанометрів до декількох мікрон. Чим більша атомна маса і нижча напруга, тим тоншим має бути зразок.
Змінюючи систему лінз об’єктива, люди можуть безпосередньо збільшувати зображення фокусу об’єктива. Завдяки цьому люди можуть отримувати зображення електронної дифракції. За допомогою цього зображення можна проаналізувати кристалічну структуру зразка.
У просвічуючому електронному мікроскопі з енергетичним фільтром (EFTEM) люди вимірюють зміну швидкості електронів, коли вони проходять через зразок. З цього можна зробити висновок про хімічний склад зразка, наприклад про розподіл хімічних елементів у зразку.
Хід розвитку електронного мікроскопа
У 1931 р. німці М. Ноель і Е. Руска модифікували високовольтний осцилограф з розрядним джерелом електронів на холодному катоді і трьома електронними лінзами і отримали зображення зі збільшенням більше десяти разів. Був винайдений трансмісійний електронний мікроскоп, який підтвердив можливість збільшення зображення за допомогою електронного мікроскопа. У 1932 році, після вдосконалення Ruska, роздільна здатність електронного мікроскопа досягла 50 нанометрів, що було приблизно в десять разів більше, ніж оптичний мікроскоп того часу, перевищивши межу роздільної здатності оптичного мікроскопа, тому люди почали звернути увагу на електронний мікроскоп. У 1940-х роках Хілл із США використовував пристрій для астигматизму для компенсації асиметрії обертання електронної лінзи, що зробило новий прорив у роздільній здатності електронного мікроскопа та поступово досягло сучасного рівня. У Китаї в 1958 році був успішно розроблений трансмісійний електронний мікроскоп з роздільною здатністю 3 нм, а в 1979 році був виготовлений великий електронний мікроскоп з роздільною здатністю 0,3 нм.
