Elektronmikroskoopide klassifikatsioon ja hooldus
Kõrgepingeelektronmikroskoop (HVEM) on ülekandeelektronmikroskoobi (TEM) tüüp. Tavaline TEM töötab tavaliselt 100 kV kiirenduspingel ja suudab läbida vaid mitme tuhande angströmi paksuseid proove. Elektronide läbitungimine suureneb ²=v²/c² (elektroni kiiruse ja valguse kiiruse suhte ruut). Relativistlike mõjude tõttu aeglustub ² kasv oluliselt üle 500 kV. Müügil olevad mudelid hõlmavad 200 kV, 300 kV ja 1000 kV versioone. Spetsiaalselt ehitatud 3000 kV seadmed on olemas Prantsusmaal ja Jaapanis. Peale kiirendussamba sarnaneb HVEM standardse TEM-iga, kuid on ehitatud suuremas mastaabis. 1000 kV HVEM võib olla sama kõrge kui kahekorruseline hoone. Suurendatud mõõtmed loovad proovihoidja ümber lisaruumi erinevate proovide töötlemise tarvikute paigaldamiseks, nagu venitus-, kuumutamis-, jahutamis- ja reaktsioonielemendid, mida saab kombineerida kallutatava proovialusega. Saate teha dünaamilisi in situ vaatlusi ja proovi töötlemise ajal toimunud muutusi saab salvestada video abil. Suure energiaga elektronid kutsuvad esile kiirguskahjustusi proovide sees, mis pakub suurt mugavust materjalide kiirguskahjustuste mikroskoopiliste mehhanismide uurimiseks.
Kõrge eraldusvõimega elektronmikroskoop (HREM) Kiirenduspinge tõstmine lühendab elektronide lainepikkust ja parandab lahutusvõimet. Tehniliste raskuste tõttu piiratud ülikõrgepinge elektronmikroskoobid olid enne 1970. aastaid suunatud peamiselt penetratsiooni suurendamisele. Tehnilised läbimurded 1970. aastate lõpust 1980. aastate alguseni tõid turule 200 kV ja 300 kV kõrge eraldusvõimega mikroskoobid ning vähesel hulgal 500 kV, 600 kV ja 1000 kV HREM seadmeid. Nende eraldusvõime ulatub ligikaudu 2 Å ja 1,5 Å saavutatakse varsti. Bioloogilised molekulid on äärmiselt vastuvõtlikud kiirguskahjustustele, seetõttu kasutatakse HREM-i praegu peamiselt anorgaaniliste materjalide aatomite paigutuse jälgimiseks.
Skaneeriv elektronmikroskoop (SEM) Seda kasutatakse peamiselt tahkete proovide pinnamorfoloogia otseseks jälgimiseks, järgides skaneeriva elektronmikroskoobi skemaatilisel diagrammil näidatud põhimõtet (joonis 2). Elektronlääts fokusseerib esmalt elektronkiire kümnetest angströmidest koosnevasse kohta. Läbipaindesüsteem skaneerib elektronkiire üle proovi pinna rastermustri järgi. Seal, kus elektronkiir proovi tabab, eralduvad sekundaarsed elektronid. Detektor kogub need sekundaarsed elektronid, et moodustada signaal, mis moduleerib kujutise moodustamiseks sünkroonselt skaneeritud kuvari heledust. Pinna ebatasasused põhjustavad mõned kohalikud alad sekundaarse elektrondetektori poole, teised aga eemale. Detektori poole suunatud piirkonnad koguvad rohkem sekundaarseid elektrone ja tunduvad heledamad, teised aga tumedamad, moodustades kontrastse ja tugeva stereoskoopilise tajuga kujutisi. Suurendus võrdub kuvatoru skaneerimisvahemiku ja proovi pinnal oleva elektronkiire skaneerimisvahemiku suhtega. SEM-i eraldusvõime on veidi suurem kui elektronsondi punkti läbimõõt. Kaasaegsed SEM-id suudavad saavutada kuni 60 Å eraldusvõime.
Skaneeriv ülekandeelektronmikroskoop (STEM) Selle kujutise režiim sarnaneb SEM-i omaga, kuid tuvastab sekundaarsete elektronide asemel edastatud elektronid (sealhulgas mõned madala nurga hajutatud elektronid). Proov peab olema ka üliõhuke kile. STEM-i eraldusvõime on võrreldav selle elektronsondi läbimõõduga. Spetsiaalsed STEM-instrumendid kasutavad suure heledusega väljaemissiooniga elektronkahureid, mis nõuavad ülikõrget vaakumit 10⁻¹⁰ torr ja mille eraldusvõime on 3 Å. Selliseid STEM-e on kasutatud üksikute raskete aatomite kujutamiseks kergete elementide tugikiledel. Praktilise töö jaoks eriti väärtuslik selle peenelektronsond võimaldab kristallograafilist analüüsi (elektronide difraktsiooni kaudu) ja koostise analüüsi (elektronkiirega ergastatud iseloomulike röntgenikiirguse või elektronide energiakao spektroskoopia abil) väikestes, mitmekümne angströmi pikkustes mikropiirkondades. Kaubanduslikud TEM-süsteemid võivad olla varustatud STEM-kinnitustega. Ilma suure heledusega väljaemissioonipüstolita saab sondi fokuseerida vaid kümnete angströmiteni, toetades struktuuri- ja koostisanalüüsi ligikaudu 100 Å vahemikus. Elektronmikroskoopi, mis on võimeline teostama selliseid lokaliseeritud analüütilisi mõõtmisi mikroskoopiliste kujutiste saamisel, nimetatakse analüütiliseks elektronmikroskoobiks.
