Introduksjon til elektronmikroskopets sammensetningsprinsipp
Et elektronmikroskop består av en linsehylse, et vakuumsystem og et strømskap. Linserøret består hovedsakelig av elektronkanon, elektronlinse, prøveholder, fluorescerende skjerm og kameramekanisme, som vanligvis er satt sammen til en kolonne fra topp til bunn; Vakuumsystemet består av en mekanisk vakuumpumpe, en diffusjonspumpe og en vakuumventil, og er forbundet med linserøret gjennom en luftavsugsrørledning; Strømskapet er sammensatt av høyspenningsgenerator, magnetiseringsstrømstabilisator og ulike justeringskontrollenheter.
Elektronlinsen er den viktigste delen i linsehylsen til elektronmikroskopet. Den bruker et romlig elektrisk felt eller magnetfelt som er symmetrisk til aksen til linsehylsen for å bøye elektronbanen til aksen for å danne fokus, som ligner på den konvekse glasslinsen for å fokusere lysstrålen, så det kalles elektronlinse. De fleste moderne elektronmikroskoper bruker elektromagnetiske linser, og det sterke magnetfeltet som genereres av en veldig stabil likestrømseksitasjonsstrøm som går gjennom en spole med polsko fokuserer elektronene.
En elektronkanon er en komponent som består av en wolframfilament varm katode, et gitter og en katode. Den kan sende ut og danne en elektronstråle med jevn hastighet, så stabiliteten til akselererende spenning er påkrevd å være ikke mindre enn en ti tusendel.
Elektronmikroskop kan deles inn i transmisjonselektronmikroskop, skanningselektronmikroskop, refleksjonselektronmikroskop og emisjonselektronmikroskop i henhold til struktur og bruk. Transmisjonselektronmikroskop (TEM) brukes ofte til å observere den fine materialstrukturen som ikke kan skilles fra vanlig mikroskop. Skanneelektronmikroskop (SEM) brukes hovedsakelig til å observere morfologien til fast overflate, og kan også kombineres med røntgendiffraktometer eller elektronenergispektrometer. Elektronmikroen dannes ved spredning av elektronstråle av atomer i prøven. I den tynne delen eller delen av prøven med lav tetthet sprer elektronstrålen mindre, slik at flere elektroner passerer gjennom den objektive diafragmaen og deltar i avbildningen, noe som får dem til å virke lysere i bildet. Tvert imot ser den tykkere eller tettere delen av prøven mørkere ut i bildet. Hvis prøven er for tykk eller for tett, vil kontrasten i bildet forringes og til og med bli skadet eller ødelagt ved å absorbere energien til elektronstrålen.
Toppen av linsehylsen til transmisjonselektronmikroskopet er en elektronkanon. Elektronene sendes ut av den varme katoden av wolframfilament og fokuseres av den første og andre kondensatorlinsen. Etter at elektronstrålen har passert gjennom prøven, blir den avbildet på det mellomliggende speilet av objektivlinsen, og deretter forsterket trinn for trinn av det mellomliggende speilet og projeksjonsspeilet, og avbildet på den fluorescerende skjermen eller fotografiske platen.
Forstørrelsen av det mellomliggende speilet kan endres kontinuerlig fra flere titalls ganger til flere hundre tusen ganger ved å justere eksitasjonsstrømmen. Ved å endre brennvidden til det mellomliggende speilet, kan det elektronmikroskopiske bildet og elektrondiffraksjonsbildet oppnås på den lille delen av samme prøve. For å studere prøvene av tykke metallskive ble et ultrahøyspent elektronmikroskop med en akselererende spenning på 3500 kV utviklet av Electron Optics Laboratory i Dulos, Frankrike.
Elektronstrålen til et skanneelektronmikroskop passerer ikke gjennom prøven, men skanner bare på overflaten av prøven for å eksitere sekundære elektroner. Scintillasjonskrystallen plassert ved siden av prøven mottar disse sekundære elektronene og modulerer elektronstråleintensiteten til bilderøret etter forsterkning, og endrer dermed lysstyrken på skjermen til bilderøret. Avbøyningsspolen til bilderøret holder synkron skanning med elektronstrålen på prøveoverflaten, slik at den fluorescerende skjermen til bilderøret viser det morfologiske bildet av prøveoverflaten, som ligner arbeidsprinsippet til industrielle TV-apparater.
Oppløsningen til et skanningselektronmikroskop avhenger hovedsakelig av diameteren til elektronstrålen på prøveoverflaten. Forstørrelsen er forholdet mellom skanningsamplituden på bilderøret og skanningsamplituden på prøven, som kontinuerlig kan endres fra dusinvis til hundretusenvis av ganger. Skanneelektronmikroskop trenger ikke veldig tynne prøver; Bildet har en sterk tredimensjonal sans; Sammensetningen av stoffet kan analyseres ved å bruke informasjonen til sekundære elektroner, absorberte elektroner og røntgenstråler generert av samspillet mellom elektronstrålen og stoffet.
Elektronkanonen og kondensatoren til skanningselektronmikroskopet er nesten de samme som transmisjonselektronmikroskopet, men for å gjøre elektronstrålen tynnere, legges en objektivlinse og en astigmatisk diffusor under kondensatoren, og to sett med skanning. spoler vinkelrett på hverandre er også installert i objektivlinsen. Et prøvebord som kan bevege seg, rotere og vippe er installert i prøvekammeret under objektivlinsen.
