Typy 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 mohou být také kombinovány s rentgenovými difraktometry nebo elektronovými energetickými spektrometry k vytvoření elektronických mikrosond pro analýzu složení materiálu;
Emisní elektronová mikroskopie se používá pro studium povrchů samoemitujících elektronů.
(1) Transmisní elektronový mikroskop
Mezi komponenty transmisního elektronového mikroskopu (TEM) patří:
1. Elektronové dělo: emituje elektrony, složené z katody, mřížky a anody.
2. Kondenzorová čočka: Jedná se o elektronickou čočku, která soustřeďuje elektronový paprsek a lze ji použít k ovládání intenzity osvětlení a úhlu clony.
3. Komora na vzorky: umístěte vzorek, který má být pozorován, a je vybavena otočným stolem pro změnu úhlu vzorku a také je vybavena ohřevem, chlazením a dalším zařízením.
4. Objektiv: Je to objektiv na krátkou vzdálenost s velkým zvětšením a jeho funkcí je zvětšit elektronický obraz. Čočka objektivu je klíčem k určení rozlišovací schopnosti a kvality zobrazení transmisního elektronového mikroskopu.
5. Mezizrcadlo: Je to slabá čočka s proměnným zvětšením a její funkcí je opětovné zvětšení elektronického obrazu. Nastavením proudu mezilehlého zrcadla lze pro zesílení vybrat obraz nebo elektronový difrakční obrazec objektu.
6. Přenosové zrcadlo: Je to vysokozvětšená silná čočka, která slouží k dalšímu zvětšení meziobrazu po druhém zvětšení a následnému vytvoření obrazu na fluorescenčním stínítku.
7. Sekundární vývěva: vakuujte komoru na vzorky.
8. Zařízení fotoaparátu: slouží k záznamu snímků. Protože se elektrony snadno rozptylují nebo jsou absorbovány předměty, penetrační síla je nízká a hustota a tloušťka vzorku ovlivní výslednou kvalitu zobrazení. Musí být připraveny tenčí ultratenké řezy, obvykle 50-100 nm.
Proto je třeba vzorek při pozorování transmisním elektronovým mikroskopem zpracovat velmi tenký. Obvykle se připravuje tenkým krájením nebo mrazením:
(1) Metoda tenkých plátků
Vzorek je obvykle fixován kyselinou osmiovou a glutaraldehydem, zalitý epoxidovou pryskyřicí a rozřezán tepelnou expanzí nebo spirálovým pohonem. Tloušťka řezu je 20-50 nm a je obarvena solemi těžkých kovů pro zvýšení kontrastu.
(2) Metoda mrazového leptání známá také jako metoda lomu mrazem
Poté, co byly vzorky zmrazeny v suchém ledu na -100 stupňů nebo v tekutém dusíku na -196 stupňů, byly vzorky rychle odříznuty studeným nožem. Po zahřátí rozbitého vzorku led okamžitě sublimuje ve vakuu, čímž se obnaží rozbitá struktura, což se nazývá leptání. Po dokončení leptání je vrstva odpařené platiny nastříkána pod úhlem 45o k řezu a vrstva uhlíku je nastříkána pod úhlem 90o pro zvýšení kontrastu a pevnosti. Vzorek je poté digerován roztokem chlornanu sodného a je odloupnut uhlíkový a platinový film, který se nazývá komplexní film, který může odhalit morfologii naleptaného povrchu vzorku. Obraz získaný pod elektronovým mikroskopem představuje strukturu na rozbitém povrchu buňky ve vzorku.
(2) Rastrovací elektronový mikroskop
Rastrovací elektronový mikroskop (SEM) vyšel v 60. letech 20. století a v současnosti může rozlišení dosahovat 6-10 nm.
Jeho pracovní princip spočívá v tom, že jemně zaostřený elektronový paprsek emitovaný elektronovou tryskou dopadá na vzorek přes dvoustupňovou kondenzorovou čočku, vychylovací cívku a čočku objektivu, skenuje povrch vzorku a excituje sekundární elektrony. Množství generovaných sekundárních elektronů souvisí s úhlem dopadu elektronového paprsku, to znamená s povrchovou strukturou vzorku. Poté, co jsou sekundární elektrony shromážděny detektorem, jsou převedeny na optické signály scintilátorem a poté převedeny na elektrické signály pomocí trubice fotonásobiče a zesilovače pro řízení intenzity elektronového paprsku na fluorescenční obrazovce a zobrazení skenovacího obrazu. synchronizované s elektronovým paprskem. Obraz je trojrozměrný obraz odrážející povrchovou strukturu vzorku.
Před kontrolou je potřeba vzorky rastrovacího elektronového mikroskopu zafixovat, dehydratovat a poté postříkat vrstvou částic těžkých kovů. Těžké kovy vydávají sekundární elektronické signály pod ostřelováním elektronovým paprskem.
