Výhody elektrónových mikroskopov oproti optickým mikroskopom
Elektrónový mikroskop je prístroj, ktorý využíva elektrónový lúč a elektrónovú šošovku namiesto svetelného lúča a optickej šošovky podľa princípu elektrónovej optiky, takže jemná štruktúra materiálu je zobrazená pri veľmi veľkom zväčšení.
Rozlíšenie elektrónového mikroskopu je vyjadrené ako malá vzdialenosť medzi dvoma susednými bodmi, ktorú dokáže rozlíšiť. V 1970s bola rozlišovacia schopnosť transmisného elektrónového mikroskopu približne 0,3 nanometrov (rozlíšenie ľudského oka je asi 0,1 milimetra). V súčasnosti je veľké zväčšenie elektrónového mikroskopu viac ako 3 miliónov krát, zatiaľ čo veľké zväčšenie optického mikroskopu je asi 2,000 krát, takže elektrónový mikroskop môže priamo pozorovať atómy a kryštály určitých ťažkých kovov v úhľadne usporiadaná atómová bodová matica.
V roku 1931 nemecký Knorr a Ruska so studeným katódovým výbojom elektrónového zdroja a tromi elektrónovými šošovkami upravili vysokonapäťový osciloskop a získali viac ako desaťnásobné zväčšenie obrazu, čo potvrdilo možnosť zväčšenia zobrazenia elektrónovým mikroskopom. 1932, po vylepšení Ruska, rozlíšenie elektrónového mikroskopu dosiahlo 50 nanometrov, asi 10-násobok rozlíšenia vtedajšieho optického mikroskopu, a tak sa elektrónovému mikroskopu začala venovať pozornosť ľudí.
V 1940 rokoch použil Hill of United States dispergátor na kompenzáciu rotačnej asymetrie elektrónovej šošovky, takže rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu mala nový prielom a postupne dosiahla modernú úroveň. V Číne bol v roku 1958 úspešný vývoj transmisného elektrónového mikroskopu, jeho rozlišovacia schopnosť 3 nanometre, v roku 1979 a s rozlišovacou schopnosťou 0,3 nanometra veľkého elektrónového mikroskopu.
Hoci rozlíšenie elektrónového mikroskopu bolo oveľa lepšie ako optického mikroskopu, elektrónový mikroskop musí pracovať vo vákuu, takže je ťažké pozorovať živé organizmy a ožiarenie elektrónovým lúčom spôsobí, že biologické vzorky poškodenie ožiarením. Ďalšie problémy, ako je jas elektrónového dela a zlepšenie kvality elektrónových šošoviek, musia tiež pokračovať v štúdiu.
Rozlišovacia schopnosť je dôležitým ukazovateľom elektrónového mikroskopu, ktorý súvisí s uhlom dopadu kužeľa a vlnovou dĺžkou elektrónového lúča prechádzajúceho vzorkou. Vlnová dĺžka viditeľného svetla je približne {{0}} nm a vlnová dĺžka elektrónového lúča súvisí s urýchľujúcim napätím. Keď je urýchľovacie napätie 50 až 100 kV, vlnová dĺžka elektrónového lúča je približne 0,0053 až 0,0037 nm. Keďže vlnová dĺžka elektrónového lúča je oveľa menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, takže aj keď je uhol kužeľa elektrónového lúča len 1% optického mikroskopu, rozlíšenie elektrónového mikroskopu je stále oveľa lepšie ako optického mikroskopu. .
Elektrónový mikroskop sa skladá z troch častí: zrkadlovej trubice, vákuového systému a napájacej skrine. Hlaveň má hlavne elektrónovú pištoľ, elektrónovú šošovku, držiak vzorky, fluorescenčnú obrazovku a mechanizmus fotoaparátu a ďalšie komponenty, tieto komponenty sú zvyčajne zostavené zhora nadol do stĺpca; vákuový systém pozostáva z mechanického vákuového čerpadla, difúzneho čerpadla a vákuových ventilov atď., A cez čerpacie potrubie pripojené k valcu zrkadla; napájacia skriňa sa skladá z vysokonapäťového generátora, stabilizátora budiaceho prúdu a rôznych regulačných riadiacich jednotiek.
Elektrónová šošovka je dôležitou súčasťou tubusu elektrónového mikroskopu, je symetrická s osou tubusu vesmírneho elektrického poľa alebo magnetického poľa tak, aby dráha elektrónu k osi tvorby zaostrenia bola konvexná. šošovky, aby sa úloha lúča svetla zaostrenie je podobná úlohe šošovky, preto sa nazýva elektrónová šošovka. Väčšina moderných elektrónových mikroskopov používa elektromagnetické šošovky veľmi stabilným jednosmerným budiacim prúdom cez cievku s pólovou pätkou generovanou silným magnetickým poľom na zaostrenie elektrónov.
Elektrónové delo je komponent pozostávajúci z volfrámovej horúcej katódy, brány a katódy. Vyžaruje a vytvára elektrónový lúč s rovnomernou rýchlosťou, takže stabilita urýchľovacieho napätia musí byť najmenej jedna z desiatich tisíc.
Elektrónové mikroskopy možno podľa štruktúry a použitia rozdeliť na transmisné elektrónové mikroskopy, skenovacie elektrónové mikroskopy, reflexné elektrónové mikroskopy a emisné elektrónové mikroskopy. Transmisný elektrónový mikroskop sa často používa na pozorovanie tých, ktorí s bežnými mikroskopmi nedokážu rozlíšiť jemnú štruktúru materiálu; rastrovací elektrónový mikroskop sa používa hlavne na pozorovanie morfológie pevného povrchu, ale aj s röntgenovým difraktometrom alebo elektrónovým spektrometrom kombinovaným na vytvorenie elektrónovej mikrosondy, ktorá sa používa na analýzu zloženia materiálu; emisný elektrónový mikroskop na štúdium povrchu samovyžarovania elektrónov.
