Výhody elektronové mikroskopie ve srovnání s optickou mikroskopií
Přestože rozlišení elektronového mikroskopu je mnohem lepší než optického mikroskopu, je obtížné pozorovat živé organismy, protože musí pracovat ve vakuu a ozařování elektronovým paprskem způsobí, že biologické vzorky utrpí poškození ozářením. Další problémy, jako je jas elektronového děla a zlepšení kvality elektronové čočky, je také třeba nadále studovat.
Rozlišovací schopnost je důležitým ukazatelem elektronového mikroskopu, který souvisí s úhlem dopadu kužele a vlnovou délkou elektronového paprsku skrz vzorek. Vlnová délka viditelného světla je asi 300 až 700 nanometrů a vlnová délka elektronového paprsku souvisí s urychlujícím napětím. Když je urychlovací napětí 50 až 100 kV, je vlnová délka elektronového paprsku asi 0,0053 až 0,0037 nanometrů. Protože vlnová délka elektronového paprsku je mnohem menší než vlnová délka viditelného světla, takže i když je úhel kužele elektronového paprsku pouze 1 % optického mikroskopu, rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu je stále mnohem lepší než u optického mikroskopu. mikroskop.
Elektronový mikroskop se skládá ze tří částí: zrcadlové trubice, vakuového systému a napájecí skříně. Hlaveň má především elektronovou pistoli, elektronovou čočku, držák vzorku, fluorescenční stínítko a mechanismus kamery a další součásti, tyto součásti jsou obvykle sestaveny shora dolů do sloupce; vakuový systém se skládá z mechanické vývěvy, difuzních vývěv a vakuových ventilů atd., a přes čerpací potrubí připojené k barelu zrcadla; napájecí skříň se skládá z vysokonapěťového generátoru, stabilizátoru budícího proudu a řady regulačních řídicích jednotek.
Elektronová čočka je důležitou součástí tubusu elektronového mikroskopu, je symetrická k ose tubusu prostorového elektrického pole nebo magnetického pole tak, aby dráha elektronů k ose vzniku fokusace role skla konvexní čočka, aby se role paprsku světla zaostřování je podobná roli čočky, takže se nazývá elektronová čočka. Většina moderních elektronových mikroskopů používá elektromagnetické čočky velmi stabilním stejnosměrným budícím proudem skrz cívku s pólovou botkou generovanou silným magnetickým polem k zaostření elektronů.
Elektronová tryska je součást skládající se z wolframové žhavé katody, hradla a katody. Vyzařuje a tvoří elektronový paprsek s rovnoměrnou rychlostí, takže stabilita urychlovacího napětí nesmí být menší než jedna část z deseti tisíc.
Elektronové mikroskopy lze podle struktury a použití rozdělit na transmisní elektronové mikroskopy, rastrovací elektronové mikroskopy, odrazové elektronové mikroskopy a emisní elektronové mikroskopy. Transmisní elektronový mikroskop se často používá k pozorování těch, kteří s běžnými mikroskopy nerozeznají jemnou strukturu materiálu; rastrovací elektronový mikroskop se používá především k pozorování morfologie pevných povrchů, ale také s rentgenovým difraktometrem nebo elektronovým spektrometrem kombinovaným do elektronové mikrosondy, používané pro analýzu materiálového složení; emisní elektronový mikroskop pro studium povrchu samoemise elektronů.
Elektronový paprsek rastrovacího elektronového mikroskopu neprochází vzorkem, ale pouze skenuje povrch vzorku za účelem excitace sekundárních elektronů. Scintilační krystal umístěný vedle vzorku přijímá tyto sekundární elektrony, které jsou zesíleny, aby modulovaly intenzitu elektronového paprsku CRT, čímž se mění jas na fluorescenční obrazovce CRT. Vychylovací cívka CRT je synchronizována s elektronovým paprskem na povrchu vzorku, takže fluorescenční obrazovka CRT zobrazuje topografický obraz povrchu vzorku, který je podobný principu činnosti průmyslových televizorů.
Rozlišení rastrovacího elektronového mikroskopu je určeno především průměrem elektronového paprsku na povrchu vzorku. Zvětšení je poměr amplitudy skenování na trubici k amplitudě skenování na vzorku, který se může plynule měnit od desítek do stovek tisíckrát. Rastrovací elektronové mikroskopy nevyžadují velmi tenké vzorky; obraz má silný pocit trojrozměrnosti; a může analyzovat složení látky pomocí informací, jako jsou sekundární elektrony, absorbované elektrony a rentgenové záření generované interakcí elektronového paprsku s látkou.
Rastrovací elektronový mikroskop elektronové dělo a zrcadlení a transmisní elektronový mikroskop jsou víceméně stejné, ale aby byl elektronový paprsek jemnější, je v pozorovacím zrcadle pod čočkou objektivu přidán rozptylovač v čočce objektivu také vybaven dvěma sadami kolmých na sebe uvnitř snímací cívky. Vzorková komora pod čočkou objektivu je vybavena vzorkovým stolkem, který lze posouvat, otáčet a naklánět.
