Въведение в принципа на състава на електронния микроскоп
Електронният микроскоп се състои от цилиндър за лещи, вакуумна система и захранващ шкаф. Цевта на обектива се състои главно от електронен пистолет, електронна леща, държач за проба, флуоресцентен екран и механизъм на камерата, които обикновено се сглобяват в колона отгоре надолу; Вакуумната система се състои от механична вакуумна помпа, дифузионна помпа и вакуумен клапан и е свързана с цевта на обектива чрез тръбопровод за изсмукване на въздух; Силовият шкаф се състои от генератор за високо напрежение, стабилизатор на възбудителен ток и различни контролни блокове за настройка.
Електронната леща е най-важната част в цевта на лещата на електронния микроскоп. Той използва пространствено електрическо поле или магнитно поле, симетрично на оста на цевта на лещата, за да огъне траекторията на електрона към оста, за да образува фокус, който е подобен на този на стъклената изпъкнала леща за фокусиране на светлинния лъч, така че се нарича електронна леща. Повечето съвременни електронни микроскопи използват електромагнитни лещи и силното магнитно поле, генерирано от много стабилен постоянен ток на възбуждане, преминаващ през намотка с полюсни обувки, фокусира електроните.
Електронният пистолет е компонент, състоящ се от горещ катод с волфрамова жичка, решетка и катод. Той може да излъчва и образува електронен лъч с еднаква скорост, така че стабилността на ускоряващото напрежение се изисква да бъде не по-малко от една десет хилядна.
Електронният микроскоп може да бъде разделен на трансмисионен електронен микроскоп, сканиращ електронен микроскоп, отразяващ електронен микроскоп и емисионен електронен микроскоп според структурата и употребата. Трансмисионният електронен микроскоп (TEM) често се използва за наблюдение на фината структура на материала, която не може да се различи от обикновения микроскоп. Сканиращият електронен микроскоп (SEM) се използва главно за наблюдение на морфологията на твърда повърхност и може да се комбинира с рентгенов дифрактометър или спектрометър за електронна енергия. Електронното микро се формира от разсейването на електронен лъч от атоми на пробата. В тънката или част с ниска плътност на пробата електронният лъч се разпръсква по-малко, така че повече електрони преминават през обективната диафрагма и участват в изобразяването, което ги прави да изглеждат по-ярки в изображението. Напротив, по-дебелата или по-плътна част от пробата изглежда по-тъмна на изображението. Ако пробата е твърде дебела или твърде плътна, контрастът на изображението ще се влоши и дори ще бъде повреден или унищожен от абсорбирането на енергията на електронния лъч.
Горната част на цевта на лещата на трансмисионния електронен микроскоп е електронен пистолет. Електроните се излъчват от горещия катод с волфрамова жичка и се фокусират от първата и втората кондензаторна леща. След като електронният лъч премине през пробата, той се изобразява върху междинното огледало от лещата на обектива и след това се усилва стъпка по стъпка от междинното огледало и проекционното огледало и се изобразява на флуоресцентния екран или фотографската плака.
Увеличението на междинното огледало може непрекъснато да се променя от няколко десетки пъти до няколкостотин хиляди пъти чрез регулиране на тока на възбуждане. Чрез промяна на фокусното разстояние на междинното огледало, електронномикроскопското изображение и електроннодифракционното изображение могат да бъдат получени върху малка част от една и съща проба. За да се изследват дебелите метални срезове, е разработен електронен микроскоп с ултрависоко напрежение с ускоряващо напрежение от 3500 kV от лабораторията за електронна оптика в Дулос, Франция.
Електронният лъч на сканиращия електронен микроскоп не преминава през пробата, а само сканира повърхността на пробата, за да възбуди вторични електрони. Сцинтилационният кристал, поставен до пробата, получава тези вторични електрони и модулира интензитета на електронния лъч на кинескопа след усилване, като по този начин променя яркостта на екрана на кинескопа. Отклоняващата намотка на кинескопа поддържа синхронно сканиране с електронния лъч върху повърхността на пробата, така че флуоресцентният екран на кинескопа показва морфологичното изображение на повърхността на пробата, което е подобно на принципа на работа на индустриалните телевизори.
Разделителната способност на сканиращия електронен микроскоп зависи главно от диаметъра на електронния лъч върху повърхността на пробата. Увеличението е съотношението на амплитудата на сканиране на кинескопа към амплитудата на сканиране на образеца, което може непрекъснато да се променя от десетки до стотици хиляди пъти. Сканиращият електронен микроскоп не се нуждае от много тънки проби; Изображението има силно триизмерно усещане; Съставът на веществото може да бъде анализиран чрез използване на информацията от вторични електрони, абсорбирани електрони и рентгенови лъчи, генерирани от взаимодействието между електронния лъч и веществото.
Електронният пистолет и кондензаторът на сканиращия електронен микроскоп са почти същите като тези на трансмисионния електронен микроскоп, но за да се направи електронният лъч по-тънък, под кондензатора се добавят обективна леща и астигматичен дифузьор и два комплекта сканиращи намотки, перпендикулярни една на друга, също са монтирани в лещата на обектива. Маса за проби, която може да се движи, върти и накланя, е монтирана в камерата за проби под лещата на обектива.
