Složení elektronového mikroskopu
Složení elektronového mikroskopu
Hlavní součásti jsou:
Zdroj elektronů: Katoda, která uvolňuje volné elektrony, a anoda ve tvaru prstence, která urychluje elektrony. Rozdíl napětí mezi katodou a anodou musí být velmi vysoký, typicky mezi tisíci volty a 3 miliony voltů.
Elektron: Používá se k zaostření elektronů. Obecně se používají magnetické čočky a někdy elektrostatické čočky. Funkce elektronové čočky je stejná jako funkce optické čočky v optickém mikroskopu. Ohnisko optické čočky je pevné, zatímco ohnisko elektronické čočky lze upravit, takže elektronický mikroskop nemá systém pohyblivých čoček jako optický mikroskop.
Vakuové zařízení: Vakuové zařízení používané k udržení vakuového stavu v mikroskopu, takže elektrony nejsou absorbovány nebo vychylovány v jejich dráze.
Stojan na vzorky: Vzorek lze stabilně umístit na stojan na vzorky. Kromě toho často existují zařízení, která lze použít ke změně vzorku (jako je pohyb, otáčení, ohřev, chlazení, protahování atd.).
Detektor: Signál nebo sekundární signál používaný ke sběru elektronů. Projekci vzorku lze přímo získat pomocí transmisního elektronového mikroskopu (TEM). V tomto mikroskopu procházejí elektrony vzorkem, takže vzorek musí být velmi tenký. Atomová hmotnost atomů, které tvoří vzorek, napětí urychlujících elektronů a požadované rozlišení určují tloušťku vzorku. Tloušťka vzorku se může pohybovat od několika nanometrů do několika mikronů. Čím vyšší je atomová hmotnost a nižší napětí, tím tenčí musí být vzorek.
Změnou čočkového systému čočky objektivu lze přímo zvětšit obraz ohniska čočky objektivu. Z toho lze získat obrazy elektronové difrakce. Pomocí tohoto obrázku lze analyzovat krystalovou strukturu vzorku.
V Energy Filtered Transmission Electron Microscope (EFTEM) lidé měří změnu rychlosti elektronů při průchodu vzorkem. Z toho můžeme usuzovat na chemické složení vzorku, jako je distribuce chemických prvků ve vzorku.
Kurz vývoje elektronového mikroskopu
V roce 1931 M. Noel a E. Ruska z Německa upravili vysokonapěťový osciloskop se zdrojem elektronů se studenou katodou a třemi elektronovými čočkami a získali snímky, které byly více než desetinásobné. Vynalezli transmisní elektronový mikroskop, potvrzující možnost zvětšení pomocí elektronového mikroskopu. V roce 1932, po Ruskově vylepšení, dosáhla rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu 50 nanometrů, což je asi desetinásobek rozlišovací schopnosti optického mikroskopu v té době, čímž se prolomila rozlišovací schopnost optického mikroskopu. Pozornost se proto začala věnovat elektronovému mikroskopu. Ve 40. letech 20. století Hill of United States použil astigmatizér ke kompenzaci rotační asymetrie elektronové čočky, čímž učinil nový průlom v rozlišení elektronového mikroskopu a postupně se dostal na moderní úroveň. V Číně byl v roce 1958 úspěšně vyvinut transmisní elektronový mikroskop s rozlišením 3 nanometry. V roce 1979 byl vyvinut velký elektronový mikroskop s rozlišením 0,3 nanometru.
Princip konstrukce elektronového mikroskopu
Elektronový mikroskop se skládá z tubusu čočky, vakuového systému a napájecí skříně. Tubus objektivu obsahuje především součásti, jako je elektronová pistole, elektronová čočka, držák vzorku, fluorescenční stínítko a fotografický mechanismus. Tyto součásti jsou obvykle sestaveny do sloupce shora dolů; Vakuový systém se skládá z mechanické vývěvy, difuzní vývěvy, vakuového ventilu atd. a je připojen k tubusu čočky potrubím pro odsávání vzduchu; Napájecí skříň se skládá z vysokonapěťového generátoru, stabilizátoru budícího proudu a různých nastavovacích a řídicích jednotek.
Elektronová čočka je nejdůležitější součástí tubusu čočky elektronového mikroskopu. Využívá prostorového elektrického nebo magnetického pole symetrického k ose tubusu čočky k ohýbání trajektorie elektronů směrem k ose za účelem vytvoření ohniska. Jeho funkce je podobná jako u skleněné konvexní čočky pro zaostření světelného paprsku, proto se nazývá elektronová čočka. Většina moderních elektronových mikroskopů používá elektromagnetické čočky, které zaostřují elektrony silným magnetickým polem generovaným stabilním stejnosměrným budicím proudem protékajícím cívkou s pólovými nástavci.
Elektronová tryska je součást skládající se z horké katody z wolframového drátu, hradlové elektrody a katody. Může emitovat a tvořit elektronový paprsek s rovnoměrnou rychlostí, takže je požadováno, aby stabilita urychlovacího napětí nebyla menší než 1/10000.
