Introducció als principis d'imatge de la microscòpia electrònica de transmissió
L'estructura del microscopi electrònic de transmissió consta de dues parts: la part principal és el sistema d'il·luminació, el sistema d'imatge i l'estudi d'observació; la part auxiliar és el sistema de buit i el sistema elèctric.
1. Sistema d'il·luminació
El sistema es divideix en dues parts: canó d'electrons i condensador. Un canó d'electrons està format per un filament (càtode), una reixeta i un ànode. El filament de calefacció emet un feix d'electrons. Quan s'aplica una tensió a l'ànode, els electrons s'acceleren. La diferència de potencial entre ànode i càtode és la tensió d'acceleració total. Els electrons accelerats amb energia són expulsats dels forats de la placa de l'ànode. L'energia del feix d'electrons emès està relacionada amb la tensió d'acceleració, i la xarxa té el paper de controlar la forma del feix d'electrons. El feix d'electrons té un cert angle de divergència. Després d'ajustar la lent del condensador, es pot veure un feix d'electrons paral·lel amb un angle de divergència petit o fins i tot zero. La densitat de corrent (corrent del feix) del feix d'electrons es pot ajustar ajustant el corrent de la lent del condensador.
La mida de l'àrea de la mostra que cal il·luminar està relacionada amb l'ampliació. Com més gran sigui l'augment, més petita serà l'àrea il·luminada. Per tant, es requereix un feix d'electrons més fi per irradiar la mostra. La mida del punt del feix del feix d'electrons emès directament pel canó d'electrons és més gran i la coherència també és deficient. Per tal d'utilitzar aquests electrons de manera més eficaç i obtenir feixos d'electrons d'il·luminació amb alta brillantor i bona coherència per satisfer les necessitats dels microscopis electrònics de transmissió a diferents augments, els feixos d'electrons emesos pel canó d'electrons han de convergir encara més per proporcionar diferents punts de feix. mida. , feixos d'il·luminació aproximadament paral·lels. Aquesta tasca s'aconsegueix normalment amb dues lents electromagnètiques anomenades condensadors. A la figura, C1 i C2 representen el primer condensador i el segon condensador, respectivament. C1 sol romandre igual, i la seva funció és establir la intersecció dels canons d'electrons per reduir la mida de la imatge en més d'un ordre de magnitud. A més, s'instal·la un dispositiu d'inclinació del feix al sistema d'il·luminació, que pot inclinar fàcilment el feix d'electrons en el rang de 2 a 3 graus per il·luminar la mostra en diferents angles d'inclinació.
2. Sistema d'imatge
El sistema inclou elements òptics electrònics com la cambra de mostra, la lent objectiu, el mirall intermedi, el diafragma de contrast, el diafragma de difracció, la lent de projecció, etc. La cambra de mostra té un mecanisme per garantir que el buit del cos principal no es faci malbé durant els canvis freqüents de mostra. . La mostra es pot moure en les direccions X i Y per tal de trobar la posició a observar. El feix d'electrons paral·lel obtingut per la lent convergent irradia la mostra i transporta informació que reflecteix les característiques de la mostra després de passar per la mostra. La imatge electrònica es forma sota l'acció de la lent objectiu i el diafragma de contrast, i després s'amplia pel mirall intermedi i la lent de projecció. La imatge electrònica final s'obté en una pantalla fluorescent.
El sistema d'il·luminació proporciona un feix d'electrons il·luminador coherent, que transporta la informació estructural de la mostra després de passar per la mostra i es propaga en diferents direccions (per exemple, quan hi ha un grup de cares de cristall que satisfà l'equació de Bragg, es poden generar 2 angles en la direcció que talla el feix incident del feix difractat). Els objectius vindran de diferents parts de la mostra amb la mateixa direcció de propagació. Els electrons convergeixen en un sol punt al pla focal posterior i els electrons que viatgen en diferents direccions formen diferents punts en conseqüència. Un feix directe d'angle de dispersió zero convergeix al punt focal de l'objectiu, formant un punt central. D'aquesta manera, es forma un patró de difracció al pla focal posterior de l'objectiu. Al pla d'imatge de l'objectiu, aquests feixos d'electrons es recombinen per obtenir imatges coherents. En ajustar el corrent de la lent de la lent intermèdia, el pla objecte de la lent intermèdia i el pla focal posterior de la lent objectiu coincideixen, que es poden mostrar a la pantalla fluorescent. El patró de difracció obtingut anteriorment pot fer que el pla objecte de la lent intermèdia coincideixi amb el pla d'imatge de la lent objectiu, obtenint així una imatge microscòpica. Mitjançant la cooperació dels dos miralls intermedis, la longitud i l'ampliació de la càmera es poden ajustar dins d'un rang més gran.
3. Estudi d'observació
La imatge electrònica es reflecteix a la pantalla fluorescent. La llum fluorescent és proporcional al corrent del feix d'electrons. Utilitzeu una placa seca electrònica en lloc d'una pantalla fluorescent per fer fotos. La capacitat fotosensible de la placa seca està relacionada amb la seva longitud d'ona.
4. Sistema de buit
El sistema de buit consta d'una bomba mecànica, una bomba de difusió d'oli, una bomba d'ions, un instrument de mesura de buit i una canonada de buit. La seva funció és eliminar el gas del canó de la lent, de manera que el grau de buit del canó de la lent ha d'arribar com a mínim a 10-5 Torr, i el millor grau de buit pot arribar a 10-9-10-10 Torr. Si el buit és baix, les col·lisions entre electrons i molècules de gas poden provocar dispersió i afectar el contrast. També provocarà una ionització d'alta tensió entre la xarxa d'electrons i l'ànode, provocant una descàrrega entre elèctrodes. Els gasos residuals també poden corroir el filament i contaminar la mostra.
5. Sistema de control de potència
La inestabilitat de l'acceleració de la tensió i el corrent magnètic de la lent poden causar greus aberracions cromàtiques i reduir la resolució del microscopi electrònic. Per tant, l'estabilitat de la tensió accelerada i el corrent de la lent és un criteri important per mesurar el rendiment del microscopi electrònic. El circuit TEM es compon principalment de les següents parts: font d'alimentació de CC d'alta tensió, font d'alimentació d'excitació de lents, font d'alimentació de bobina de deflexió, font d'alimentació de calefacció per filaments de canó d'electrons, circuit de control del sistema de buit, font d'alimentació de la bomba de buit, dispositiu d'accionament de càmera i exposició automàtica. circuit.
A més, molts microscopis electrònics d'alt rendiment estan equipats amb accessoris d'escaneig, espectroscòpia d'energia, espectroscòpia de pèrdua d'energia electrònica.
