Видове електронни микроскопи
Електронните микроскопи могат да бъдат разделени на трансмисионни електронни микроскопи, сканиращи електронни микроскопи, отразяващи електронни микроскопи и емисионни електронни микроскопи според техните структури и приложения.
Трансмисионните електронни микроскопи често се използват за наблюдение на фини материални структури, които не могат да бъдат разрешени от обикновени микроскопи;
Сканиращите електронни микроскопи се използват главно за наблюдение на морфологията на твърди повърхности и могат също да се комбинират с рентгенови дифрактометри или електронни енергийни спектрометри за формиране на електронни микросонди за анализ на състава на материала;
Емисионната електронна микроскопия се използва за изследване на повърхности на самоизлъчващи електрони.
(1) Трансмисионен електронен микроскоп
Компонентите на трансмисионния електронен микроскоп (ТЕМ) включват:
1. Електронна пушка: излъчва електрони, съставени от катод, решетка и анод.
2. Кондензаторна леща: Това е електронна леща, която концентрира електронния лъч и може да се използва за контролиране на интензитета на осветяване и ъгъла на блендата.
3. Камера за проби: поставете пробата за наблюдение и е оборудвана с въртяща се маса за промяна на ъгъла на пробата, както и оборудвана с нагревателно, охлаждащо и друго оборудване.
4. Обективна леща: Това е леща за късо разстояние с голямо увеличение и нейната функция е да увеличава електронното изображение. Лещата на обектива е ключът към определянето на разделителната способност и качеството на изображението на трансмисионния електронен микроскоп.
5. Междинно огледало: Това е слаба леща с променливо увеличение и функцията му е да увеличи повторно електронното изображение. Чрез регулиране на тока на междинното огледало изображението или моделът на електронна дифракция на обекта могат да бъдат избрани за усилване.
6. Пропускащо огледало: Това е силна леща с голямо увеличение, която се използва за допълнително уголемяване на междинното изображение след второто увеличение и след това формиране на изображение на флуоресцентния екран.
7. Вторична вакуумна помпа: вакуумирайте камерата за проби.
8. Камера: използва се за запис на изображения. Тъй като електроните лесно се разпръскват или абсорбират от обекти, проникващата способност е ниска и плътността и дебелината на пробата ще повлияят на крайното качество на изображението. Трябва да се подготвят по-тънки ултратънки срезове, обикновено 50-100 nm.
Следователно, пробата трябва да се обработва много тънко, когато се наблюдава с трансмисионен електронен микроскоп. Обикновено се приготвя чрез тънко нарязване или ецване чрез замразяване:
(1) Метод на тънък срез
Пробата обикновено се фиксира с осмиева киселина и глутаралдехид, залива се с епоксидна смола и се нарязва чрез термично разширение или спирално задвижване. Дебелината на среза е 20-50 nm и е оцветена със соли на тежки метали за увеличаване на контраста.
(2) Метод на ецване чрез замразяване, известен също като метод на счупване чрез замразяване
След като образците бяха замразени в сух лед при -100 градуса или течен азот при -196 градуса, образците бяха бързо отрязани със студен нож. След като счупеният образец се нагрее, ледът се сублимира незабавно при вакуумни условия, разкривайки счупената структура, което се нарича ецване. След като ецването приключи, слой от изпарена платина се напръсква под ъгъл от 45o спрямо секцията, а слой от въглерод се напръсква под ъгъл от 90o за подобряване на контраста и силата. След това пробата се смила с разтвор на натриев хипохлорит и филмът от въглерод и платина се отлепва, което се нарича комплексен филм, който може да разкрие морфологията на гравираната повърхност на образеца. Изображението, получено под електронен микроскоп, представя структурата на счупената повърхност на клетката в образеца.
(2) Сканиращ електронен микроскоп
Сканиращият електронен микроскоп (SEM) се появи през 60-те години на миналия век и понастоящем разделителната способност може да достигне 6-10 nm.
Неговият принцип на работа е, че фино фокусираният електронен лъч, излъчван от електронния пистолет, удря пробата през двустепенната кондензаторна леща, отклоняващата намотка и лещата на обектива, сканира повърхността на пробата и възбужда вторичните електрони. Количеството генерирани вторични електрони е свързано с ъгъла на падане на електронния лъч, тоест свързано с повърхностната структура на пробата. След като вторичните електрони бъдат събрани от детектора, те се преобразуват в оптични сигнали от сцинтилатора и след това се преобразуват в електрически сигнали от фотоумножителната тръба и усилвателя, за да контролират интензитета на електронния лъч на флуоресцентния екран и да показват сканиращо изображение синхронизиран с електронния лъч. Изображението е триизмерно изображение, отразяващо повърхностната структура на образеца.
Преди инспекцията образците от сканиращия електронен микроскоп трябва да бъдат фиксирани, дехидратирани и след това напръскани със слой тежки метални частици. Тежките метали излъчват вторични електронни сигнали под бомбардировката на електронния лъч.
