Zloženie elektrónového mikroskopu
Zloženie elektrónového mikroskopu
Hlavnými zložkami sú:
Zdroj elektrónov: Katóda, ktorá uvoľňuje voľné elektróny, a anóda v tvare prstenca, ktorá urýchľuje elektróny. Rozdiel napätia medzi katódou a anódou musí byť veľmi vysoký, zvyčajne medzi tisíckami voltov a 3 miliónmi voltov.
Elektrón: Používa sa na zaostrenie elektrónov. Vo všeobecnosti sa používajú magnetické šošovky a niekedy sa používajú elektrostatické šošovky. Funkcia elektrónovej šošovky je rovnaká ako funkcia optickej šošovky v optickom mikroskope. Zaostrenie optickej šošovky je pevné, zatiaľ čo ohnisko elektronickej šošovky je možné upraviť, takže elektronický mikroskop nemá systém pohyblivých šošoviek ako optický mikroskop.
Vákuové zariadenie: Vákuové zariadenie používané na udržanie vákuového stavu v mikroskope, aby sa elektróny neabsorbovali alebo neodchyľovali v ich dráhe.
Stojan na vzorky: Vzorka môže byť stabilne umiestnená na stojane na vzorky. Okrem toho často existujú zariadenia, ktoré sa dajú použiť na zmenu vzorky (ako je pohyb, otáčanie, zahrievanie, chladenie, naťahovanie atď.).
Detektor: Signál alebo sekundárny signál používaný na zber elektrónov. Projekciu vzorky možno priamo získať pomocou transmisného elektrónového mikroskopu (TEM). V tomto mikroskope prechádzajú elektróny cez vzorku, takže vzorka musí byť veľmi tenká. Atómová hmotnosť atómov, ktoré tvoria vzorku, napätie urýchľujúcich elektrónov a požadované rozlíšenie určujú hrúbku vzorky. Hrúbka vzorky sa môže pohybovať od niekoľkých nanometrov do niekoľkých mikrónov. Čím vyššia je atómová hmotnosť a čím nižšie napätie, tým musí byť vzorka tenšia.
Zmenou systému šošoviek šošovky objektívu je možné priamo zväčšiť obraz ohniska šošovky objektívu. Z toho je možné získať obrazy elektrónovej difrakcie. Pomocou tohto obrázku je možné analyzovať kryštálovú štruktúru vzorky.
V energeticky filtrovanom transmisnom elektrónovom mikroskope (EFTEM) ľudia merajú zmenu rýchlosti elektrónov pri prechode cez vzorku. Z toho môžeme odvodiť chemické zloženie vzorky, ako je distribúcia chemických prvkov vo vzorke.
Kurz vývoja elektrónového mikroskopu
V roku 1931 M. Noel a E. Ruska z Nemecka upravili vysokonapäťový osciloskop so zdrojom elektrónov so studenou katódou a tromi elektrónovými šošovkami a získali tak viac ako desaťnásobne zväčšené snímky. Vynašli transmisný elektrónový mikroskop, potvrdzujúci možnosť zväčšenia zobrazovania elektrónovým mikroskopom. V roku 1932, po Ruskovom vylepšení, dosiahla rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu 50 nanometrov, čo je asi desaťnásobok rozlišovacej schopnosti optického mikroskopu v tom čase, čím sa prelomila hranica rozlíšenia optického mikroskopu. Preto sa elektrónovému mikroskopu začala venovať pozornosť. V štyridsiatych rokoch 20. storočia Hill of United States použil astigmatizér na kompenzáciu rotačnej asymetrie elektrónovej šošovky, čím priniesol nový prelom v rozlíšení elektrónového mikroskopu a postupne sa dostal na modernú úroveň. V Číne bol úspešne vyvinutý transmisný elektrónový mikroskop s rozlíšením 3 nanometre v roku 1958. V roku 1979 bol vyvinutý veľký elektrónový mikroskop s rozlíšením 0,3 nanometrov.
Princíp konštrukcie elektrónového mikroskopu
Elektrónový mikroskop pozostáva z tubusu šošovky, vákuového systému a napájacej skrine. Tubus objektívu obsahuje hlavne komponenty ako elektrónová pištoľ, elektrónová šošovka, držiak vzorky, fluorescenčné tienidlo a fotografický mechanizmus. Tieto komponenty sú zvyčajne zostavené do stĺpca zhora nadol; Vákuový systém pozostáva z mechanickej vákuovej pumpy, difúznej pumpy, vákuového ventilu atď. a je spojený s tubusom šošovky cez potrubie na odsávanie vzduchu; Napájacia skriňa sa skladá z vysokonapäťového generátora, stabilizátora budiaceho prúdu a rôznych nastavovacích a riadiacich jednotiek.
Elektrónová šošovka je najdôležitejšou súčasťou tubusu šošovky elektrónového mikroskopu. Využíva priestorové elektrické alebo magnetické pole symetrické k osi tubusu šošovky na ohýbanie trajektórie elektrónov smerom k osi, aby sa vytvorilo ohnisko. Jeho funkcia je podobná ako u sklenenej konvexnej šošovky na zaostrenie svetelného lúča, preto sa nazýva elektrónová šošovka. Väčšina moderných elektrónových mikroskopov používa elektromagnetické šošovky, ktoré zaostrujú elektróny silným magnetickým poľom generovaným stabilným jednosmerným budiacim prúdom pretekajúcim cievkou s pólovými nástavcami.
Elektrónové delo je komponent zložený z horúcej katódy volfrámového drôtu, hradlovej elektródy a katódy. Môže vyžarovať a vytvárať elektrónový lúč s rovnomernou rýchlosťou, takže stabilita akceleračného napätia musí byť najmenej 1/10 000.
