Principi de composició i aplicació del microscopi electrònic
El microscopi electrònic consta de tres parts: canó de lent, sistema de buit i armari d'alimentació. El canó de la lent inclou principalment canons d'electrons, lents d'electrons, porta mostres, pantalles fluorescents i mecanismes de càmera. Aquests components solen estar acoblats en una columna de dalt a baix; el sistema de buit es compon de bombes de buit mecàniques, bombes de difusió i vàlvules de buit. El gasoducte està connectat amb el canó de la lent; l'armari d'alimentació es compon d'un generador d'alta tensió, un estabilitzador de corrent d'excitació i diverses unitats de control d'ajust.
La lent electrònica és la part més important del canó de la lent del microscopi electrònic. Utilitza un camp elèctric espacial o un camp magnètic simètric a l'eix del canó de la lent per doblegar la pista d'electrons cap a l'eix per formar un focus. La seva funció és similar a la d'una lent convexa de vidre per enfocar el feix, per això s'anomena electró. lent. La majoria dels microscopis electrònics moderns utilitzen lents electromagnètiques, que enfocan els electrons a través d'un camp magnètic fort generat per un corrent d'excitació de CC molt estable que passa per una bobina amb sabates de pols.
El canó d'electrons és un component format per un càtode calent de filament de tungstè, una reixeta i un càtode. Pot emetre i formar un feix d'electrons amb una velocitat uniforme, de manera que l'estabilitat de la tensió d'acceleració ha de ser no inferior a una desena mil·lèsima.
Els microscopis electrònics es poden dividir en microscopis electrònics de transmissió, microscopis electrònics d'escaneig, microscopis electrònics de reflexió i microscopis electrònics d'emissió segons les seves estructures i usos. Els microscopis electrònics de transmissió s'utilitzen sovint per observar les estructures de materials fins que no es poden resoldre amb microscopis normals; Els microscopis electrònics d'escaneig s'utilitzen principalment per observar la morfologia de superfícies sòlides, i també es poden combinar amb difractòmetres de raigs X o espectròmetres d'energia electrònica per formar electrònics Les microsferes es formen per la dispersió del feix d'electrons pels àtoms de la mostra. La part més prima o de menor densitat de la mostra té menys dispersió del feix d'electrons, de manera que més electrons passen pel diafragma objectiu i participen en la imatge i apareixen més brillants a la imatge. Per contra, les parts més gruixudes o més denses de la mostra apareixen més fosques a la imatge. Si la mostra és massa gruixuda o massa densa, el contrast de la imatge es deteriorarà, o fins i tot es farà malbé o es destruirà en absorbir l'energia del feix d'electrons.
La part superior del canó de la lent del microscopi electrònic de transmissió és un canó d'electrons. Els electrons són emesos pel càtode calent de tungstè, i els feixos d'electrons són enfocats pel primer i segon condensadors. Després de passar per la mostra, el feix d'electrons s'imatge al mirall intermedi per la lent de l'objectiu, i després s'amplia pas a pas a través del mirall intermedi i el mirall de projecció, i després s'imatge a la pantalla fluorescent o a la placa fotocoherent.
L'ampliació del mirall intermedi es pot canviar contínuament des de desenes de vegades fins a centenars de milers de vegades, principalment mitjançant l'ajust del corrent d'excitació; canviant la distància focal del mirall intermedi, es poden obtenir imatges de microscòpia electrònica i imatges de difracció d'electrons a les petites parts de la mateixa mostra. Per tal d'estudiar mostres de rodanxes de metall més gruixudes, el laboratori francès d'òptica electrònica de Dulos va desenvolupar un microscopi electrònic d'ultra alt voltatge amb una tensió acceleradora de 3500 kV.
El feix d'electrons del microscopi electrònic d'escaneig no travessa la mostra, sinó que només explora i excita electrons secundaris a la superfície de la mostra. El cristall de centelleig col·locat al costat de la mostra rep aquests electrons secundaris, amplifica i modula la intensitat del feix d'electrons del tub d'imatge, canviant així la brillantor a la pantalla del tub d'imatge. La bobina de desviació del tub d'imatge manté l'escaneig sincrònic amb el feix d'electrons a la superfície de la mostra, de manera que la pantalla fluorescent del tub d'imatge mostra la imatge topogràfica de la superfície de la mostra, que és similar al principi de funcionament d'un televisor industrial. .
La resolució d'un microscopi electrònic d'escaneig està determinada principalment pel diàmetre del feix d'electrons a la superfície de la mostra. L'ampliació és la relació entre l'amplitud d'escaneig del tub d'imatge i l'amplitud d'escaneig de la mostra, que es pot canviar contínuament des de desenes de vegades fins a centenars de milers de vegades. La microscòpia electrònica d'escaneig no requereix mostres molt fines; la imatge té un fort efecte tridimensional; pot utilitzar informació com ara electrons secundaris, electrons absorbits i raigs X generats per la interacció de feixos d'electrons i substàncies per analitzar la composició de les substàncies.
El canó d'electrons i la lent del condensador del microscopi electrònic d'exploració són aproximadament els mateixos que els del microscopi electrònic de transmissió, però per tal d'aprimar el feix d'electrons, s'afegeixen una lent objectiu i un astigmatitzador sota la lent del condensador i dos jocs de dins de la lent de l'objectiu s'instal·len feixos d'escaneig mútuament perpendiculars. bobina. La cambra de mostra sota la lent de l'objectiu està equipada amb una etapa de mostra que es pot moure, girar i inclinar.
Usos dels microscopis electrònics
Els microscopis electrònics es poden dividir en microscopis electrònics de transmissió, microscopis electrònics d'escaneig, microscopis electrònics de reflexió i microscopis electrònics d'emissió segons les seves estructures i usos. Els microscopis electrònics de transmissió s'utilitzen sovint per observar les estructures de materials fins que no es poden resoldre amb microscopis normals; Els microscopis electrònics d'escaneig s'utilitzen principalment per observar la morfologia de superfícies sòlides, i també es poden combinar amb difractòmetres de raigs X o espectròmetres d'energia electrònica per formar Microsondes electròniques per a l'anàlisi de la composició del material; microscòpia electrònica d'emissió per a l'estudi de superfícies d'electrons autoemisores.
El microscopi electrònic de transmissió rep el nom del feix d'electrons que penetra la mostra i després augmenta la imatge amb la lent d'electrons. El seu recorregut òptic és similar al d'un microscopi òptic. En aquest tipus de microscopi electrònic, el contrast en el detall de la imatge es crea per la dispersió del feix d'electrons pels àtoms de la mostra. La part més prima o de menor densitat de la mostra té menys dispersió del feix d'electrons, de manera que més electrons passen pel diafragma objectiu i participen en la imatge i apareixen més brillants a la imatge. Per contra, les parts més gruixudes o més denses de la mostra apareixen més fosques a la imatge. Si la mostra és massa gruixuda o massa densa, el contrast de la imatge es deteriorarà, o fins i tot es farà malbé o es destruirà en absorbir l'energia del feix d'electrons.
