Jak se liší zobrazovací principy rastrovací elektronové mikroskopie a transmisní elektronové mikroskopie
Rastrovací elektronová mikroskopie zahrnuje především zobrazování sekundárními elektrony po ozáření vzorku elektronovým paprskem, zatímco obraz ve světlém poli transmisní elektronové mikroskopie je zobrazování transmisním elektronem.
Elektronový mikroskop, zkráceně elektronový mikroskop, se po více než padesáti letech vývoje stal nepostradatelným a důležitým nástrojem moderní vědy a techniky.
Elektronový mikroskop se skládá ze tří částí: zrcadlové trubice, vakuového zařízení a napájecí skříně.
Tubus objektivu se skládá hlavně z elektronických zdrojů, elektronických čoček, stojanů na vzorky, fluorescenčních obrazovek a detektorů, které jsou obvykle sestaveny do sloupce shora dolů.
Elektronické čočky se používají k zaostřování elektronů a jsou nejdůležitější součástí tubusu elektronového mikroskopu. Obecně se používají magnetické čočky a někdy se používají také elektrostatické čočky. Využívá prostorového elektrického nebo magnetického pole symetrického k ose zrcadlové trubice k ohnutí trajektorie elektronů směrem k ose, čímž se vytvoří ohnisko. Jeho funkce je stejná jako funkce optické čočky (konvexní čočky) v optickém mikroskopu pro zaostření paprsku světla, proto se nazývá elektronová čočka. Ohnisko optické čočky je pevné, zatímco ohnisko elektronové čočky lze upravit, takže elektronový mikroskop nemá systém pohyblivých čoček jako optický mikroskop. Většina moderních elektronových mikroskopů používá elektromagnetické čočky, které zaostřují elektrony prostřednictvím silného magnetického pole generovaného stabilním stejnosměrným budicím proudem procházejícím cívkou s pólovými nástavci. Zdroj elektronů se skládá z katody, která uvolňuje volné elektrony, brány a anody, která urychluje elektrony v kruhovém vzoru. Rozdíl napětí mezi katodou a anodou musí být velmi vysoký, typicky mezi tisíci volty a 3 miliony voltů. Může emitovat a tvořit elektronové paprsky s rovnoměrnou rychlostí, takže stabilita urychlovacího napětí musí být minimálně jedna tisícina.
Vzorek může být stabilně umístěn na stojanu na vzorky a často existují zařízení, která lze použít k výměně vzorku (jako je pohyb, otáčení, ohřev, chlazení, natahování atd.).
Proč používat fluorescenční stínítko? Protože elektronový paprsek nelze vidět pouhým okem, je nutné použít fluorescenční stínítko k přeměně elektronového paprsku na zdroj viditelného světla, aby se vytvořil obraz, který lze vidět očima.
Detektory se používají ke sběru elektronických signálů nebo sekundárních signálů.
Elektronový paprsek rastrovacího elektronového mikroskopu neprochází vzorkem, pouze soustředí elektronový paprsek co nejvíce na malou plochu vzorku a poté snímá vzorek řádek po řádku. Dopadající elektrony způsobují excitaci povrchu vzorku sekundárními elektrony. Mikroskop pozoruje elektrony rozptýlené z každého bodu. Scintilační krystal umístěný vedle vzorku přijímá tyto sekundární elektrony a moduluje intenzitu elektronového paprsku obrazovky po zesílení, čímž mění jas fluorescenční obrazovky obrazovky. Obraz je trojrozměrný obraz, který odráží strukturu povrchu vzorku. Vychylovací cívka obrazovky je synchronizována s elektronovým paprskem na povrchu vzorku pro skenování, takže fluorescenční stínítko obrazovky zobrazuje morfologický obraz povrchu vzorku, což je podobné principu fungování průmyslové televize. Vzhledem k tomu, že elektrony v takovém mikroskopu nemusí procházet vzorkem, nemusí být napětí, při kterém se elektrony urychlují, příliš vysoké.
Rozlišení rastrovacího elektronového mikroskopu závisí především na průměru elektronového paprsku na povrchu vzorku. Zvětšení je poměr amplitudy skenování na zobrazovací trubici k amplitudě skenování na vzorku, který se může plynule měnit od desítek až po stovky tisíckrát. Rastrovací elektronová mikroskopie nevyžaduje velmi tenké vzorky; Obrázky mají silný smysl pro stereoskopii; Dokáže analyzovat složení látek pomocí informací, jako jsou sekundární elektrony, absorbované elektrony a rentgenové záření generované interakcí mezi elektronovými svazky a látkami.
Výroba rastrovací elektronové mikroskopie je založena na interakci mezi elektrony a hmotou. Když vysokoenergetický lidský paprsek elektronů bombarduje povrch látky, excitovaná oblast vygeneruje sekundární elektrony, Augerovy elektrony, charakteristické a kontinuální rentgenové záření, zpětně odražené elektrony, přenesené elektrony a elektromagnetické záření ve viditelném, ultrafialovém a infračervené oblasti. Současně mohou být generovány také páry elektronových děr, vibrace mřížky (fonony) a oscilace elektronů (plazma).
