Introducere în principiile imagistice ale microscopiei electronice cu transmisie
Structura microscopului electronic de transmisie constă din două părți: partea principală este sistemul de iluminare, sistemul de imagistică și studioul de observație; partea auxiliară este sistemul de vid și sistemul electric.
1. Sistem de iluminat
Sistemul este împărțit în două părți: tunul cu electroni și condensatorul. Un tun de electroni este format dintr-un filament (catod), o grilă și un anod. Filamentul de încălzire emite un fascicul de electroni. Când se aplică o tensiune anodului, electronii sunt accelerați. Diferența de potențial dintre anod și catod este tensiunea totală de accelerare. Electronii accelerați cu energie sunt ejectați din găurile din placa anodică. Energia fasciculului de electroni emis este legată de tensiunea de accelerare, iar grila joacă rolul de a controla forma fasciculului de electroni. Fasciculul de electroni are un anumit unghi de divergență. După reglarea lentilei condensatorului, poate fi văzut un fascicul de electroni paralel cu un unghi de divergență mic sau chiar zero. Densitatea de curent (curentul fasciculului) al fasciculului de electroni poate fi ajustată prin ajustarea curentului lentilei condensatorului.
Mărimea zonei de pe eșantion care trebuie iluminată este legată de mărire. Cu cât mărirea este mai mare, cu atât zona iluminată este mai mică. Prin urmare, este necesar un fascicul de electroni mai fin pentru a iradia proba. Dimensiunea spotului fasciculului fasciculului de electroni emis direct de tunul de electroni este mai mare și coerența este, de asemenea, slabă. Pentru a utiliza acești electroni în mod mai eficient și pentru a obține fascicule de electroni de iluminare cu luminozitate ridicată și coerență bună pentru a satisface nevoile microscoapelor electronice cu transmisie la diferite măriri, fasciculele de electroni emise de tunul de electroni trebuie să fie convergente în continuare pentru a oferi diferite puncte ale fasciculului. mărimea. , raze de iluminare aproximativ paralele. Această sarcină este de obicei îndeplinită de două lentile electromagnetice numite condensatoare. În figură, C1 și C2 reprezintă primul condensator și, respectiv, al doilea condensator. C1 rămâne de obicei același, iar rolul său este de a seta intersecția tunurilor de electroni pentru a reduce dimensiunea imaginii cu mai mult de un ordin de mărime. În plus, în sistemul de iluminare este instalat un dispozitiv de înclinare a fasciculului, care poate înclina cu ușurință fasciculul de electroni în intervalul de la 2 la 3 grade pentru a ilumina proba la diferite unghiuri de înclinare.
2. Sistem de imagistică
Sistemul include elemente optice electronice, cum ar fi camera de probă, lentila obiectiv, oglindă intermediară, diafragma de contrast, diafragma de difracție, lentila de proiecție etc. Camera de probă are un mecanism pentru a se asigura că vidul corpului principal nu este deteriorat în timpul schimbărilor frecvente ale probei. . Eșantionul poate fi mutat în direcțiile X și Y pentru a găsi poziția de observat. Fasciculul de electroni paralel obținut de lentila convergentă iradiază proba și poartă informații care reflectă caracteristicile probei după trecerea prin eșantion. Imaginea electronică se formează sub acțiunea obiectivului și a diafragmei de contrast, apoi mărită de oglinda intermediară și lentila de proiecție. Imaginea electronică finală este obținută pe un ecran fluorescent.
Sistemul de iluminare oferă un fascicul de electroni de iluminare coerent, care transportă informațiile structurale ale probei după trecerea prin eșantion și se propagă în direcții diferite (de exemplu, când există un grup de fețe de cristal care satisface ecuația Bragg, pot fi generate 2 unghiuri în direcția care intersectează fasciculul incident fasciculul difractat). Obiectivele vor veni din diferite părți ale probei cu aceeași direcție de propagare. Electronii converg într-un singur punct pe planul focal din spate, iar electronii care călătoresc în direcții diferite formează pete diferite în consecință. Un fascicul direct cu unghi zero de împrăștiere converge în punctul focal al obiectivului, formând un punct central. În acest fel, se formează un model de difracție pe planul focal din spate al obiectivului. Pe planul de imagine al obiectivului, aceste fascicule de electroni se recombină pentru o imagine coerentă. Prin reglarea curentului lentilei intermediare, planul obiect al lentilei intermediare și planul focal posterior al lentilei obiectiv sunt coincidente, care pot fi afișate pe ecranul fluorescent. Modelul de difracție obținut mai sus poate face ca planul obiect al lentilei intermediare să coincidă cu planul imaginii lentilei obiectiv, obținându-se astfel o imagine microscopică. Prin cooperarea celor două oglinzi intermediare, lungimea și mărirea camerei pot fi ajustate într-un interval mai mare.
3. Studio de observare
Imaginea electronică este reflectată pe ecranul fluorescent. Lumina fluorescentă este proporțională cu curentul fasciculului de electroni. Utilizați o placă electronică uscată în loc de un ecran fluorescent pentru a face fotografii. Capacitatea fotosensibilă a plăcii uscate este legată de lungimea de undă a acesteia.
4. Sistem de vid
Sistemul de vid constă din pompă mecanică, pompă de difuzie a uleiului, pompă de ioni, instrument de măsurare a vidului și conductă de vid. Funcția sa este de a elimina gazul din cilindrul lentilei, astfel încât gradul de vid al cilindrului trebuie să atingă cel puțin 10-5 Torr, iar cel mai bun grad de vid să poată ajunge la 10-9-10-10 Torr. Dacă vidul este scăzut, ciocnirile dintre electroni și moleculele de gaz pot provoca împrăștiere și pot afecta contrastul. De asemenea, va provoca ionizare de înaltă tensiune între rețeaua de electroni și anod, provocând descărcarea inter-electrodului. Gazele reziduale pot, de asemenea, corodează filamentul și pot contamina proba.
5. Sistem de control al puterii
Instabilitatea tensiunii de accelerare și a curentului magnetic al lentilei poate provoca aberații cromatice grave și poate reduce rezoluția microscopului electronic. Prin urmare, stabilitatea tensiunii de accelerare și a curentului lentilei este un criteriu important pentru măsurarea performanței microscopului electronic. Circuitul TEM este compus în principal din următoarele părți: sursă de alimentare CC de înaltă tensiune, sursă de alimentare cu excitație a lentilelor, sursă de alimentare cu bobină de deflexie, sursă de alimentare cu filament de încălzire a pistolului de electroni, circuit de control al sistemului de vid, sursă de alimentare a pompei de vid, dispozitiv de acționare a camerei și expunere automată circuit.
În plus, multe microscoape electronice de înaltă performanță sunt echipate cu accesorii de scanare, spectroscopie de energie, spectroscopie de pierdere de energie a electronilor.
