Tipus de 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;
La microscòpia electrònica d'emissió s'utilitza per a l'estudi de superfícies d'electrons autoemissores.
(1) Microscopi electrònic de transmissió
Els components d'un microscopi electrònic de transmissió (TEM) inclouen:
1. Canó d'electrons: emet electrons, composts per càtode, reixeta i ànode.
2. Lent condensadora: És una lent electrònica, que concentra el feix d'electrons i es pot utilitzar per controlar la intensitat de la il·luminació i l'angle d'obertura.
3. Cambra de mostra: col·loqueu la mostra a observar, i està equipada amb una taula giratòria per canviar l'angle de la mostra, a més d'equips de calefacció, refrigeració i altres.
4. Lent objectiu: És una lent de curta distància amb gran augment, i la seva funció és augmentar la imatge electrònica. La lent objectiu és la clau per determinar el poder de resolució i la qualitat d'imatge del microscopi electrònic de transmissió.
5. Mirall intermedi: És una lent feble amb augment variable, i la seva funció és tornar a augmentar la imatge electrònica. Ajustant el corrent del mirall intermedi, es pot seleccionar la imatge o el patró de difracció d'electrons de l'objecte per a l'amplificació.
6. Mirall de transmissió: és una lent forta d'alt augment, que s'utilitza per ampliar encara més la imatge intermèdia després del segon augment i després formar una imatge a la pantalla fluorescent.
7. Bomba de buit secundària: aspirar la cambra de mostra.
8. Dispositiu de càmera: s'utilitza per gravar imatges. Com que els electrons són fàcils de dispersar o absorbir els objectes, el poder de penetració és baix i la densitat i el gruix de la mostra afectaran la qualitat de la imatge final. S'han de preparar seccions ultrafines més primes, normalment 50-100 nm.
Per tant, la mostra s'ha de processar molt fina quan s'observa amb un microscopi electrònic de transmissió. Normalment es prepara mitjançant secció fina o gravat per congelació:
(1) Mètode de llesca fina
La mostra sol fixar-se amb àcid osmic i glutaraldehid, incrustada amb resina epoxi i tallada per expansió tèrmica o propulsió en espiral. El gruix de la rodanxa és de 20-50 nm i es tenyeix amb sals de metalls pesants per augmentar el contrast.
(2) Mètode de gravat per congelació també conegut com a mètode de fractura per congelació
Després de congelar els exemplars en gel sec a -100 graus o nitrogen líquid a -196 graus, els exemplars es van tallar ràpidament amb un ganivet fred. Després d'escalfar l'exemplar fracturat, el gel es sublima immediatament en condicions de buit, exposant l'estructura fracturada, que s'anomena gravat. Un cop finalitzat l'aiguafort, s'espolsa una capa de platí vaporitzat en un angle de 45o respecte a la secció, i una capa de carboni s'aplica en un angle de 90o per millorar el contrast i la força. A continuació, la mostra es digereix amb una solució d'hipoclorit de sodi i es desprèn la pel·lícula de carboni i platí, que s'anomena pel·lícula complexa, que pot revelar la morfologia de la superfície gravada de la mostra. La imatge obtinguda al microscopi electrònic representa l'estructura de la superfície fracturada de la cèl·lula de la mostra.
(2) Microscopi electrònic de rastreig
El microscopi electrònic d'escaneig (SEM) va sortir a la dècada de 1960 i la resolució pot arribar a 6-10 nm actualment.
El seu principi de funcionament és que el feix d'electrons finament enfocat emès pel canó d'electrons colpeja la mostra a través de la lent del condensador de dues etapes, la bobina de deflexió i la lent objectiu, explora la superfície de la mostra i excita electrons secundaris. La quantitat d'electrons secundaris generats està relacionada amb l'angle d'incidència del feix d'electrons, és a dir, relacionat amb l'estructura superficial de la mostra. Després que el detector reculli els electrons secundaris, el centelleador els converteix en senyals òptics i després es converteixen en senyals elèctrics pel tub fotomultiplicador i l'amplificador per controlar la intensitat del feix d'electrons a la pantalla fluorescent i mostrar una imatge d'escaneig. sincronitzat amb el feix d'electrons. La imatge és una imatge tridimensional, que reflecteix l'estructura superficial de l'exemplar.
Abans de la inspecció, les mostres del microscopi electrònic d'escaneig s'han de fixar, deshidratar i ruixar-les amb una capa de partícules de metall pesat. Els metalls pesants emeten senyals electrònics secundaris sota el bombardeig del feix d'electrons.
