Součásti elektronového mikroskopu
Zdroj elektronů: Je to katoda, která uvolňuje volné elektrony a anoda ve tvaru prstence urychluje elektrony. Rozdíl napětí mezi katodou a anodou musí být velmi vysoký, typicky mezi několika tisíci volty a třemi miliony voltů.
Elektrony: Používá se k fokusaci elektronů. Obecně se používají magnetické čočky a někdy se používají také elektrostatické čočky. Funkce elektronové čočky je stejná jako funkce optické čočky v optickém mikroskopu. Ohnisko optické čočky je pevné, ale ohnisko elektronické čočky lze upravit, takže elektronový mikroskop nemá systém pohyblivých čoček jako optický mikroskop.
Vakuové zařízení: Vakuové zařízení se používá k zajištění vakuového stavu uvnitř mikroskopu, takže elektrony nebudou absorbovány nebo vychylovány na jejich cestě.
Držák vzorků: Vzorky lze stabilně umístit na držák vzorků. Kromě toho často existují zařízení, která lze použít ke změně vzorku (jako je pohyb, otáčení, ohřev, chlazení, prodlužování atd.).
Detektor: Signál nebo sekundární signál používaný ke sběru elektronů. Projekci vzorku lze získat přímo pomocí transmisního elektronového mikroskopu (Transmission Electron Microscopy TEM). Elektrony v tomto mikroskopu procházejí vzorkem, takže vzorek musí být velmi tenký. Atomová hmotnost atomů tvořících vzorek, napětí, při kterém jsou elektrony urychlovány, a požadované rozlišení určují tloušťku vzorku. Tloušťka vzorku se může lišit od několika nanometrů do několika mikrometrů. Čím vyšší je atomová hmotnost a nižší napětí, tím tenčí musí být vzorek.
Změnou čočkového systému objektivu lze přímo zvětšit obraz v ohnisku objektivu. Z toho lze získat obrazy elektronové difrakce. Pomocí tohoto obrázku lze analyzovat krystalovou strukturu vzorku.
V energeticky filtrované transmisní elektronové mikroskopii (EFTEM) lidé měří změny v rychlosti elektronů při průchodu vzorkem. Z toho lze usuzovat na chemické složení vzorku, např. rozložení chemických prvků ve vzorku.
Využití elektronových mikroskopů
Elektronové mikroskopy lze podle struktury a použití rozdělit na transmisní elektronové mikroskopy, rastrovací elektronové mikroskopy, odrazové elektronové mikroskopy a emisní elektronové mikroskopy. Transmisní elektronové mikroskopy se často používají k pozorování jemných struktur materiálu, které nelze rozlišit běžnými mikroskopy; rastrovací elektronové mikroskopy se používají hlavně k pozorování morfologie pevných povrchů a lze je také kombinovat s rentgenovými difraktometry nebo elektronovými energetickými spektrometry za účelem vytvoření elektronických mikrosond pro analýzu složení materiálu; emisní elektronová mikroskopie pro studium povrchů samoemitujících elektronů.
Transmisní elektronový mikroskop je pojmenován podle toho, že elektronový paprsek proniká vzorkem a poté zvětšuje obraz pomocí elektronové čočky. Jeho optická dráha je podobná jako u optického mikroskopu. U tohoto typu elektronového mikroskopu je kontrast v detailu obrazu vytvářen rozptylem elektronového paprsku atomy vzorku. Tenčí část vzorku nebo část vzorku s nižší hustotou má menší rozptyl elektronového paprsku, takže přes clonu objektivu projde více elektronů a účastní se zobrazování a na obrázku se jeví jako jasnější. Naopak tlustší nebo hustší části vzorku se na obrázku jeví tmavší. Pokud je vzorek příliš tlustý nebo příliš hustý, kontrast obrazu se zhorší, nebo se dokonce poškodí nebo zničí absorbcí energie elektronového paprsku.
