Elektronmikroskoobi koostis
Elektronmikroskoobi koostis
Selle peamised komponendid on:
Elektroniallikas: katood, mis vabastab vabu elektrone, ja rõngakujuline anood, mis kiirendab elektrone. Katoodi ja anoodi pinge erinevus peab olema väga suur, tavaliselt tuhandete voltide ja 3 miljoni volti vahel.
Elektron: kasutatakse elektronide fokuseerimiseks. Tavaliselt kasutatakse magnetläätsi ja mõnikord elektrostaatilisi läätsi. Elektronläätse funktsioon on sama, mis optilise läätse omal optilises mikroskoobis. Optilise läätse fookus on fikseeritud, samal ajal kui elektroonilise läätse fookust saab reguleerida, nii et elektroonilisel mikroskoobil pole liigutatavat läätsesüsteemi nagu optilisel mikroskoobil.
Vaakumseade: vaakumseade, mida kasutatakse vaakumoleku säilitamiseks mikroskoobis, et elektronid ei neelduks ega kalduks oma teel kõrvale.
Prooviriiul: proovi saab stabiilselt prooviriiulile asetada. Lisaks leidub sageli seadmeid, millega saab proovi muuta (näiteks liigutada, pöörata, soojendada, jahutada, venitada jne).
Detektor: signaal või sekundaarne signaal, mida kasutatakse elektronide kogumiseks. Proovi projektsiooni saab otse saada ülekandeelektronmikroskoobi (TEM) abil. Selles mikroskoobis läbivad elektronid proovi, seega peab proov olema väga õhuke. Proovi moodustavate aatomite aatommass, kiirendavate elektronide pinge ja soovitud eraldusvõime määravad proovi paksuse. Proovi paksus võib ulatuda mõnest nanomeetrist mõne mikronini. Mida suurem on aatommass ja madalam pinge, seda õhem peab proov olema.
Objektiivi läätsesüsteemi muutmisega saab otse suurendada objektiivi fookuspunkti pilti. Sellest saab saada elektronide difraktsioonipilte. Selle pildi abil saate analüüsida proovi kristallstruktuuri.
Energy Filtered Transmission Electron Microscope (EFTEM) abil mõõdavad inimesed elektronide kiiruse muutumist proovi läbimisel. Sellest saame järeldada proovi keemilist koostist, näiteks keemiliste elementide jaotust proovis.
Elektronmikroskoobi arenduskursus
1931. aastal modifitseerisid sakslased M. Noel ja E. Ruska külmkatoodlahendusega elektronide allika ja kolme elektronläätsega kõrgepingeostsilloskoopi ning said kujutised, mida suurendati üle kümne korra. Nad leiutasid ülekandeelektronmikroskoobi, mis kinnitas elektronmikroskoobiga suurenduspildistamise võimalust. 1932. aastal, pärast Ruska täiustamist, jõudis elektronmikroskoobi lahutusvõime 50 nanomeetrini, mis on tolleaegse optilise mikroskoobi lahutusvõime kümmekond korda suurem, ületades optilise mikroskoobi eraldusvõime piiri. Seetõttu hakati tähelepanu pöörama elektronmikroskoobile. Ameerika Ühendriikide Hill kasutas 1940. aastatel elektronläätse pöörlemise asümmeetria kompenseerimiseks astigmatisaatorit, mis tegi elektronmikroskoobi lahutusvõimes uue läbimurde ja jõudis järk-järgult kaasaegsele tasemele. Hiinas töötati edukalt välja 3 nanomeetrise eraldusvõimega transmissioonelektronmikroskoop 1958. 1979. aastal töötati välja suur elektronmikroskoop lahutusvõimega 0,3 nanomeetrit.
Elektronmikroskoobi ehituspõhimõte
Elektronmikroskoop koosneb läätse silindrist, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Objektiivi silinder sisaldab peamiselt selliseid komponente nagu elektronpüstol, elektronlääts, proovihoidik, fluorestseeruv ekraan ja fotomehhanism. Need komponendid on tavaliselt kokku pandud kolonniks ülalt alla; Vaakumsüsteem koosneb mehaanilisest vaakumpumbast, difusioonipumbast, vaakumventiilist jne ning on ühendatud läätse silindriga läbi õhu väljatõmbetoru; Toitekapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ning erinevatest reguleerimis- ja juhtplokkidest.
Elektronlääts on elektronmikroskoobi läätse silindri kõige olulisem komponent. See kasutab läätse silindri teljega sümmeetrilist ruumilist elektri- või magnetvälja, et painutada elektronide trajektoori telje suunas, et moodustada fookus. Selle funktsioon on sarnane klaasist kumerläätse omaga valguskiire teravustamiseks, seetõttu nimetatakse seda elektronläätseks. Enamikus tänapäevastes elektronmikroskoopides kasutatakse elektromagnetläätsesid, mis fokusseerivad elektronid tugeva magnetväljaga, mille tekitab stabiilne alalisvoolu ergutusvool, mis voolab läbi pooluskingadega mähise.
Elektronpüstol on komponent, mis koosneb volframtraadist kuumkatoodist, paiselektroodist ja katoodist. See võib kiirata ja moodustada ühtlase kiirusega elektronkiire, seega peab kiirenduspinge stabiilsus olema vähemalt 1/10000.
