Състав на електронен микроскоп
Състав на електронен микроскоп
Основните компоненти на са:
Източник на електрони: катод, който освобождава свободни електрони, и пръстеновиден анод, който ускорява електроните. Разликата в напрежението между катода и анода трябва да е много висока, обикновено между хиляди волта и 3 милиона волта.
Електрон: Използва се за фокусиране на електрони. Обикновено се използват магнитни лещи, а понякога и електростатични лещи. Функцията на електронната леща е същата като тази на оптичната леща в оптичния микроскоп. Фокусът на оптичната леща е фиксиран, докато фокусът на електронната леща може да се регулира, така че електронният микроскоп няма система от подвижни лещи като оптичния микроскоп.
Вакуумно устройство: Вакуумно устройство, използвано за поддържане на вакуумно състояние в рамките на микроскоп, така че електроните да не се абсорбират или отклоняват по пътя си.
Поставка за проби: Пробата може да бъде стабилно поставена върху поставката за проби. Освен това често има устройства, които могат да се използват за промяна на пробата (като преместване, въртене, нагряване, охлаждане, разтягане и т.н.).
Детектор: Сигнал или вторичен сигнал, използван за събиране на електрони. Проекцията на проба може да бъде получена директно с помощта на трансмисионен електронен микроскоп (TEM). В този микроскоп електроните преминават през пробата, така че пробата трябва да е много тънка. Атомното тегло на атомите, които изграждат пробата, напрежението на ускоряващите се електрони и желаната разделителна способност определят дебелината на пробата. Дебелината на пробата може да варира от няколко нанометра до няколко микрона. Колкото по-високо е атомното тегло и колкото по-ниско е напрежението, толкова по-тънка трябва да бъде пробата.
Чрез промяна на системата от лещи на лещата на обектива можете директно да увеличите изображението на фокусната точка на лещата на обектива. От това могат да се получат изображения на електронна дифракция. С помощта на това изображение можете да анализирате кристалната структура на пробата.
В енергийно филтрирания трансмисионен електронен микроскоп (EFTEM) хората измерват промяната на скоростта на електроните, докато преминават през пробата. От това можем да направим извод за химичния състав на пробата, като например разпределението на химичните елементи в пробата.
Курсът на развитие на електронния микроскоп
През 1931 г. М. Ноел и Е. Руска от Германия модифицират високоволтов осцилоскоп с електронен източник със студен катод и три електронни лещи и получават изображения, които са увеличени повече от десет пъти. Те изобретиха трансмисионен електронен микроскоп, потвърждавайки възможността за увеличаване на изображението с електронен микроскоп. През 1932 г., след усъвършенстването на Руска, разделителната способност на електронния микроскоп достигна 50 нанометра, около десет пъти повече от разделителната способност на оптичния микроскоп по това време, нарушавайки границата на разделителна способност на оптичния микроскоп. Поради това електронният микроскоп започва да получава внимание. През 40-те години Хил от Съединените щати използва астигматизатор, за да компенсира ротационната асиметрия на електронната леща, като прави нов пробив в разделителната способност на електронния микроскоп и постепенно достига до съвременно ниво. В Китай през 1958 г. успешно е разработен трансмисионен електронен микроскоп с разделителна способност 3 нанометра. През 1979 г. е разработен голям електронен микроскоп с разделителна способност 0,3 нанометра.
Принцип на устройство на електронния микроскоп
Електронният микроскоп се състои от цилиндър за лещи, вакуумна система и захранващ шкаф. Цилиндърът на обектива включва главно компоненти като електронен пистолет, електронна леща, държач за проби, флуоресцентен екран и фотографски механизъм. Тези компоненти обикновено се сглобяват в колона отгоре надолу; Вакуумната система се състои от механична вакуумна помпа, дифузионна помпа, вакуумен клапан и т.н. и е свързана към цевта на обектива чрез тръба за изсмукване на въздух; Силовият шкаф се състои от генератор за високо напрежение, стабилизатор на възбудителен ток и различни блокове за настройка и управление.
Електронната леща е най-важният компонент в цилиндъра на лещата на електронния микроскоп. Той използва пространствено електрическо или магнитно поле, симетрично на оста на цевта на лещата, за да огъне траекторията на електроните към оста, за да образува фокус. Функцията му е подобна на тази на стъклена изпъкнала леща за фокусиране на светлинния лъч, така че се нарича електронна леща. Повечето съвременни електронни микроскопи използват електромагнитни лещи, които фокусират електрони със силно магнитно поле, генерирано от стабилен постоянен ток на възбуждане, протичащ през намотка с полюсни обувки.
Електронният пистолет е компонент, съставен от горещ катод от волфрамова жица, затворен електрод и катод. Той може да излъчва и образува електронен лъч с еднаква скорост, така че стабилността на ускоряващото напрежение трябва да бъде не по-малка от 1/10000.
