Elektronmikroskoopide klassifitseerimismeetodid ja kategooriad
Elektronmikroskoobid võib nende struktuuri ja kasutusala järgi jagada transmissioonielektronmikroskoopideks, skaneerivateks elektronmikroskoopideks, peegelduselektronmikroskoobideks ja emissioonielektronmikroskoobideks.
Transmissioonelektronmikroskoope kasutatakse sageli väikeste materjalide struktuuride vaatlemiseks, mida tavamikroskoopidega ei saa eristada; skaneerivaid elektronmikroskoope kasutatakse peamiselt tahkete pindade morfoloogia vaatlemiseks ning neid saab elektronide moodustamiseks kombineerida ka röntgendifraktomeetrite või elektronenergia spektromeetritega. Materjali koostise analüüsiks kasutatakse mikrosonde; emissioonelektronmikroskoope kasutatakse iseemiteerivate elektronpindade uurimiseks.
Transmissioonelektronmikroskoop
See on saanud nime selle järgi, et elektronkiir tungib proovi ja kasutab seejärel kujutise pildistamiseks ja suurendamiseks elektronläätse. Selle valgustee on sarnane optilise mikroskoobi omaga ja see võib otse saada proovi projektsiooni. Objektiivi läätsesüsteemi muutmisega saab otse suurendada pilti objektiivi fookuspunktis. Sellest saab saada elektronide difraktsioonipilte. Seda pilti saab kasutada proovi kristallstruktuuri analüüsimiseks. Seda tüüpi elektronmikroskoobis moodustub kujutise detailide kontrastsus elektronkiire hajumisel proovi aatomite poolt. Kuna elektronid peavad proovist läbi liikuma, peab proov olema väga õhuke. Proovi paksuse määrab proovi moodustavate aatomite aatomkaal, elektronide kiirendamise pinge ja soovitud eraldusvõime. Proovi paksus võib varieeruda mõnest nanomeetrist mitme mikromeetrini. Mida suurem on aatommass ja madalam pinge, seda õhem peab proov olema. Proovi õhemas või väiksema tihedusega osas on elektronkiire hajumine väiksem, nii et rohkem elektrone läbib objektiiviläätse ava ja osaleb pildistamisel, muutes pildi heledamaks. Seevastu näidise paksemad või tihedamad osad paistavad pildil tumedamad. Kui proov on liiga paks või tihe, siis pildi kontrastsus halveneb ja võib elektronkiire energia neelamisel isegi kahjustuda või hävida.
Transmissioonelektronmikroskoobi eraldusvõime on {{0}},1–0,2 nm ja suurendus kümneid tuhandeid kuni sadu tuhandeid kordi. Kuna elektronid hajuvad või neelduvad kergesti objektide poolt, on läbitungimisvõime väike ja ette tuleb valmistada õhemad üliõhukesed lõigud (tavaliselt 50–100 nm).
Edastuselektronmikroskoobi silindri ülaosa on elektronpüstol. Elektronid eralduvad volframfilamendi kuumkatoodist ja läbivad elektronkiire fokuseerimiseks esimese ja teise kondensaatori. Pärast seda, kui elektronkiir proovist läbib, pildistatakse seda vahepeeglile objektiivi läätsega, seejärel võimendab see järk-järgult vahepeegli ja projektsioonipeegli abil ning kuvatakse fluorestsentsekraanile või fotograafilisele kuivplaadile. Vahepeegel reguleerib peamiselt ergutusvoolu ja suurendust saab pidevalt muuta kümnetest kordadest sadade tuhandeteni. Vahepeegli fookuskaugust muutes saab sama proovi pisikestel osadel saada elektronmikroskoopia pilte ja elektronide difraktsioonipilte. .
skaneeriv elektronmikroskoop
Skaneeriva elektronmikroskoobi elektronkiir ei läbi proovi, vaid fokusseerib elektronkiire proovi väikesele alale nii palju kui võimalik ja skaneerib seejärel proovi rida-realt. Langevad elektronid põhjustavad sekundaarsete elektronide ergastamist proovi pinnalt. Mikroskoop jälgib igast punktist hajutatud elektrone. Proovi kõrvale asetatud stsintillatsioonikristall võtab need sekundaarsed elektronid vastu ja võimendab neid, et moduleerida pilditoru elektronkiire intensiivsust, muutes seeläbi pilditoru fluorestseeruva ekraani heledust. Pilt on kolmemõõtmeline kujutis, mis peegeldab proovi pinnastruktuuri. Pilditoru läbipaindemähis skaneerib sünkroonselt proovi pinnal oleva elektronkiirega, nii et pilditoru fluorestseeruv ekraan kuvab proovi pinna topograafilist kujutist, mis on sarnane tööstustelevisiooni tööpõhimõttega. Kuna sellises mikroskoobis olevaid elektrone ei pea läbi proovi kandma, ei pea nende kiirendamise pinge olema väga kõrge.
Skaneeriva elektronmikroskoobi eraldusvõime määrab peamiselt proovi pinnal oleva elektronkiire läbimõõt. Suurendus on pilditoru skaneerimisamplituudi ja proovi skaneerimisamplituudi suhe ning see võib pidevalt varieeruda kümnetest kordadest sadade tuhandeteni. Skaneerivad elektronmikroskoobid ei vaja väga õhukesi proove; piltidel on tugev kolmemõõtmeline efekt; nad saavad ainete koostise analüüsimiseks kasutada sellist teavet nagu sekundaarsed elektronid, neeldumiselektronid ja elektronkiirte ja ainete interaktsioonist tekkinud röntgenikiirgus.
Skaneerivate elektronmikroskoopide ehitus põhineb elektronide ja aine vastastikmõjul. Kui suure energiaga langevate elektronide kiir pommitab materjali pinda, tekitab ergastatud ala sekundaarseid elektrone, Augeri elektrone, iseloomulikke röntgenikiirte ja pideva spektriga röntgenikiirgust, tagasihajutatud elektrone, edastatavaid elektrone ning nähtavaid, ultraviolett- ja infrapuna valgus. piirkonnas tekkiv elektromagnetkiirgus. Samal ajal saab tekitada ka elektron-augu paare, võre vibratsiooni (fononid) ja elektronide võnkumisi (plasma).
