Sissejuhatus elektronmikroskoobi koostise põhimõttesse
Elektronmikroskoop koosneb läätsetorust, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Objektiivi silinder koosneb peamiselt elektronpüstolist, elektronläätsest, proovihoidikust, fluorestsentsekraanist ja kaameramehhanismist, mis on tavaliselt ülalt alla sambaks kokku pandud; Vaakumsüsteem koosneb mehaanilisest vaakumpumbast, difusioonipumbast ja vaakumventiilist ning on ühendatud läätse silindriga läbi õhu väljatõmbetorustiku; Toitekapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ja erinevatest reguleerimisjuhtplokkidest.
Elektronlääts on elektronmikroskoobi läätse silindri kõige olulisem osa. See kasutab läätse silindri telje suhtes sümmeetrilist ruumilist elektrivälja või magnetvälja, et painutada elektronide trajektoori fookuse moodustamiseks telje suunas, mis on sarnane klaasist kumerläätse omaga valguskiire teravustamiseks, nii et seda nimetatakse elektronlääts. Enamikus kaasaegsetes elektronmikroskoopides kasutatakse elektromagnetläätsi ja pooluskingadega mähist läbiva väga stabiilse alalisvoolu ergutusvoolu tekitatud tugev magnetväli fokuseerib elektronid.
Elektronpüstol on komponent, mis koosneb volframfilamendist kuumkatoodist, võrgust ja katoodist. See võib kiirata ja moodustada ühtlase kiirusega elektronkiire, seega peab kiirenduspinge stabiilsus olema vähemalt üks kümnetuhandik.
Struktuuri ja kasutuse järgi saab elektronmikroskoobi jagada ülekandeelektronmikroskoobiks, skaneerivaks elektronmikroskoobiks, peegelduselektronmikroskoobiks ja emissioonielektronmikroskoobiks. Transmissioonielektronmikroskoopi (TEM) kasutatakse sageli materjali peene struktuuri jälgimiseks, mida tavalise mikroskoobiga ei saa eristada. Skaneerivat elektronmikroskoopi (SEM) kasutatakse peamiselt tahke pinna morfoloogia jälgimiseks ning seda saab kombineerida ka röntgendifraktomeetri või elektronenergia spektromeetriga. Elektronmikro moodustub elektronkiire hajumisel proovi aatomite vahel. Proovi õhukeses või madala tihedusega osas hajub elektronkiir vähem, mistõttu läbib objektiivi diafragmat ja osaleb pildistamises rohkem elektrone, mis muudab need pildil heledamaks. Vastupidi, proovi paksem või tihedam osa näib pildil tumedam. Kui proov on liiga paks või liiga tihe, siis pildi kontrastsus halveneb ja elektronkiire energia neelamisel isegi kahjustub või hävib.
Transmissioonielektronmikroskoobi läätse silindri ülaosa on elektronpüstol. Elektronid kiirgavad volframfilamendi kuumkatoodiga ja fokusseeritakse esimese ja teise kondensaatori läätsega. Pärast seda, kui elektronkiir proovist läbib, pildistatakse seda vahepeeglil objektiivi abil ja seejärel võimendatakse vahepeegli ja projektsioonipeegli abil samm-sammult ning pildistatakse fluorestsentsekraanile või fotoplaadile.
Vahepeegli suurendust saab ergutusvoolu reguleerimisega pidevalt muuta mitmekümnekordselt mitmesaja tuhande korrani. Vahepeegli fookuskaugust muutes saab elektronmikroskoopilise pildi ja elektronide difraktsioonipildi sama proovi tillukesest osast. Paksu metalliviilu proovide uurimiseks töötati Prantsusmaal Dulosis asuvas elektronoptika laboris välja ülikõrgepinge elektronmikroskoobi kiirenduspingega 3500 kV.
Skaneeriva elektronmikroskoobi elektronkiir ei läbi proovi, vaid skaneerib ainult proovi pinda, et ergutada sekundaarseid elektrone. Proovi kõrvale asetatud stsintillatsioonikristall võtab need sekundaarsed elektronid vastu ja moduleerib pärast võimendamist pilditoru elektronkiire intensiivsust, muutes nii heledust pilditoru ekraanil. Pilditoru läbipaindemähis hoiab proovipinnal sünkroonset skaneerimist elektronkiirega, nii et pilditoru fluorestseeruv ekraan näitab proovipinna morfoloogilist kujutist, mis on sarnane tööstuslike telerite tööpõhimõttega.
Skaneeriva elektronmikroskoobi eraldusvõime sõltub peamiselt elektronkiire läbimõõdust proovi pinnal. Suurendus on pilditoru skaneerimise amplituudi ja proovi skaneerimise amplituudi suhe, mida saab pidevalt muuta kümnetest kuni sadade tuhandeteni. Skaneeriv elektronmikroskoop ei vaja väga õhukesi proove; Pildil on tugev kolmemõõtmeline taju; Aine koostist saab analüüsida sekundaarsete elektronide, neeldunud elektronide ja elektronkiire ja aine vastasmõjul tekkivate röntgenikiirguse teabe abil.
Skaneeriva elektronmikroskoobi elektronpüstol ja kondensaator on peaaegu samad mis transmissioonielektronmikroskoobi omad, kuid elektronkiire õhemaks muutmiseks lisatakse kondensaatori alla objektiivi ja astigmaatiline hajuti ning kaks skaneerimiskomplekti. objektiivi on paigaldatud ka üksteisega risti olevad poolid. Objektiivi all olevasse proovikambrisse on paigaldatud proovilaud, mida saab liigutada, pöörata ja kallutada.
