Metode de clasificare și categorii de microscoape electronice
Microscoapele electronice pot fi împărțite în microscoape electronice cu transmisie, microscoape electronice cu scanare, microscoape electronice cu reflexie și microscoape electronice cu emisie în funcție de structurile și utilizările lor.
Microscoapele electronice cu transmisie sunt adesea folosite pentru a observa structuri materiale minuscule care nu pot fi distinse cu microscoapele obișnuite; microscoapele electronice cu scanare sunt utilizate în principal pentru a observa morfologia suprafețelor solide și pot fi, de asemenea, combinate cu difractometre cu raze X sau spectrometre de energie electronică pentru a forma electroni. Microsondele sunt utilizate pentru analiza compoziției materialelor; microscoapele electronice cu emisie sunt folosite pentru studiul suprafețelor de electroni autoemițători.
Microscop pentru transmisie de electroni
Este numit după ce fasciculul de electroni pătrunde în eșantion și apoi folosește o lentilă de electroni pentru imaginea și mărirea imaginii. Calea sa luminoasă este similară cu cea a unui microscop optic și poate obține direct proiecția unei probe. Prin schimbarea sistemului de lentile al obiectivului se poate mări direct imaginea la punctul focal al obiectivului. Din aceasta se pot obține imagini de difracție de electroni. Această imagine poate fi utilizată pentru a analiza structura cristalină a probei. În acest tip de microscop electronic, contrastul detaliilor imaginii este format prin împrăștierea fasciculului de electroni de către atomii probei. Deoarece electronii trebuie să călătorească prin eșantion, eșantionul trebuie să fie foarte subțire. Grosimea probei este determinată de greutățile atomice ale atomilor care alcătuiesc proba, de tensiunea la care electronii sunt accelerați și de rezoluția dorită. Grosimea probei poate varia de la câțiva nanometri la câțiva micrometri. Cu cât greutatea atomică este mai mare și tensiunea mai mică, cu atât proba trebuie să fie mai subțire. Partea mai subțire sau cu densitate mai mică a probei are mai puțină împrăștiere a fasciculului de electroni, astfel încât mai mulți electroni trec prin deschiderea lentilei obiectivului și participă la imagini, făcând ca imaginea să pară mai luminoasă. În schimb, părțile mai groase sau mai dense ale eșantionului vor apărea mai întunecate în imagine. Dacă proba este prea groasă sau densă, contrastul imaginii se va deteriora și poate fi chiar deteriorat sau distrus prin absorbția energiei fasciculului de electroni.
Rezoluția unui microscop electronic cu transmisie este de {{0}},1~0,2nm, iar mărirea este de zeci de mii până la sute de mii de ori. Deoarece electronii sunt ușor împrăștiați sau absorbiți de obiecte, puterea de penetrare este scăzută și trebuie pregătite secțiuni ultrasubțiri mai subțiri (de obicei, 50 până la 100 nm).
Partea superioară a cilindrului microscopului electronic de transmisie este un tun cu electroni. Electronii sunt emiși de la catodul fierbinte cu filament de tungsten și trec prin primul și al doilea condensator pentru a focaliza fasciculul de electroni. După ce fasciculul de electroni trece prin eșantion, acesta este imaginat pe oglinda intermediară de către obiectivul, apoi este amplificat treptat de oglinda intermediară și oglinda de proiecție și este imaginat pe ecranul fluorescent sau pe placa uscată fotografică. Oglinda intermediară reglează în principal curentul de excitație, iar mărirea poate fi schimbată continuu de la zeci de ori la sute de mii de ori. Prin modificarea distanței focale a oglinzii intermediare, imaginile de microscopie electronică și imaginile de difracție electronică pot fi obținute pe părți minuscule ale aceleiași probe. .
microscop electronic cu scanare
Fasciculul de electroni al unui microscop electronic de scanare nu trece prin eșantion, ci concentrează doar fasciculul de electroni pe o zonă mică a eșantionului cât mai mult posibil și apoi scanează linie cu linie de probă. Electronii incidenti fac ca electronii secundari să fie excitați de pe suprafața probei. Ceea ce observă microscopul sunt electronii împrăștiați din fiecare punct. Cristalul de scintilație plasat lângă probă primește acești electroni secundari și îi amplifică pentru a modula intensitatea fasciculului de electroni a tubului de imagine, modificând astfel luminozitatea ecranului fluorescent al tubului de imagine. Imaginea este o imagine tridimensională, care reflectă structura suprafeței specimenului. Bobina de deviere a tubului de imagine continuă să scaneze sincron cu fasciculul de electroni de pe suprafața probei, astfel încât ecranul fluorescent al tubului de imagine afișează imaginea topografică a suprafeței probei, care este similară cu principiul de funcționare al televiziunii industriale. Deoarece electronii dintr-un astfel de microscop nu trebuie să fie transmiși prin probă, tensiunea la care sunt accelerați nu trebuie să fie foarte mare.
Rezoluția unui microscop electronic cu scanare este determinată în principal de diametrul fasciculului de electroni de pe suprafața probei. Mărirea este raportul dintre amplitudinea de scanare de pe tubul de imagine și amplitudinea de scanare de pe eșantion și poate varia continuu de la zeci de ori la sute de mii de ori. Microscoapele electronice cu scanare nu necesită mostre foarte subțiri; imaginile au un efect tridimensional puternic; pot folosi informații precum electroni secundari, electroni de absorbție și razele X generate de interacțiunea dintre fasciculele de electroni și substanțe pentru a analiza compoziția substanțelor.
Construcția microscoapelor electronice cu scanare se bazează pe interacțiunea dintre electroni și materie. Când un fascicul de electroni incidenti de înaltă energie bombardează suprafața unui material, zona excitată va produce electroni secundari, electroni Auger, raze X caracteristice și raze X cu spectru continuu, electroni retroîmprăștiați, electroni transmisi și vizibili, ultravioleți și lumină infraroșie. radiații electromagnetice generate în zonă. În același timp, pot fi generate și perechi electron-gaură, vibrații ale rețelei (fononi) și oscilații electronice (plasmă).
