Klassifisering og vedlikehold av elektronmikroskoper
High-Voltage Electron Microscope (HVEM) er en type transmisjonselektronmikroskop (TEM). Konvensjonell TEM opererer vanligvis med en akselerasjonsspenning på 100 kV og kan bare trenge gjennom prøver med en tykkelse på flere tusen ångstrøm. Elektronpenetrasjon øker med ²=v²/c² (kvadraten på forholdet mellom elektronhastighet og lysets hastighet). På grunn av relativistiske effekter, bremses veksten av ² betydelig over 500 kV. Kommersielt tilgjengelige modeller inkluderer 200 kV, 300 kV og 1000 kV versjoner. Spesialbygde 3000 kV-enheter finnes i Frankrike og Japan. Bortsett fra den akselererende kolonnen, ligner en HVEM på en standard TEM, men bygget i større skala. En 1000 kV HVEM kan være like høy som en to-etasjers bygning. De forstørrede dimensjonene skaper ekstra plass rundt prøveholderen for montering av diverse prøvemanipuleringstilbehør, som strekking, oppvarming, kjøling og reaksjonsceller, som kan kombineres med et vippbart prøvetrinn. Dynamiske in-situ observasjoner kan utføres, og endringer under prøvebehandling kan tas opp med video. Elektroner med høy energi induserer strålingsskade inne i prøver, noe som gir stor bekvemmelighet for å undersøke de mikroskopiske mekanismene for strålingsskader i materialer.
Høyoppløselig elektronmikroskop (HREM) Økning av akselerasjonsspenningen forkorter elektronbølgelengden og forbedrer oppløsningsevnen. Begrenset av tekniske vanskeligheter, hadde ultrahøyspente elektronmikroskoper før 1970-tallet hovedsakelig som mål å øke penetrasjonen. Tekniske gjennombrudd fra slutten av 1970-tallet til begynnelsen av 1980-tallet brakte kommersielle 200 kV og 300 kV høyoppløselige mikroskoper, pluss et lite antall 500 kV, 600 kV og 1000 kV HREM-instrumenter. Deres oppløsning når omtrent 2 Å, og 1,5 Å forventes å bli oppnådd snart. Biologiske molekyler er ekstremt utsatt for strålingsskader, så HREM brukes for tiden hovedsakelig til å observere atomarrangementer i uorganiske materialer.
Skanneelektronmikroskop (SEM) Det brukes først og fremst for direkte observasjon av overflatemorfologi til faste prøver, etter prinsippet illustrert i det skjematiske diagrammet til skanningselektronmikroskopet (Figur 2). En elektronlinse fokuserer først elektronstrålen til et punkt på titalls ångstrøm. Et avbøyningssystem skanner elektronstrålen over prøveoverflaten i et rastermønster. Der elektronstrålen treffer prøven, sendes sekundære elektroner ut. En detektor samler disse sekundære elektronene for å danne et signal som modulerer lysstyrken til et synkront skannet displayrør for bildedannelse. Overflateuregelmessigheter fører til at noen lokale områder vender mot sekundærelektrondetektoren mens andre vender bort. Regioner orientert mot detektoren samler flere sekundære elektroner og virker lysere, mens de andre virker mørkere, og danner bilder med kontrast og sterk stereoskopisk oppfatning. Forstørrelsen tilsvarer forholdet mellom skanningsområdet på visningsrøret og skanningsområdet til elektronstrålen på prøveoverflaten. Oppløsningen til en SEM er litt større enn diameteren til elektronsondepunktet. Moderne SEM-er kan oppnå en oppløsning på opptil 60 Å.
Scanning Transmission Electron Microscope (STEM) Bildemodusen ligner på en SEM, men den oppdager transmitterte elektroner (inkludert noen spredte elektroner med lav vinkel) i stedet for sekundære elektroner. Prøven må også være en ultratynn film. Oppløsningen til en STEM er sammenlignbar med diameteren til elektronsonden. Dedikerte STEM-instrumenter tar i bruk høylysstyrke feltemisjonselektronkanoner, som krever et ultrahøyt vakuum på 10⁻¹⁰ torr, og kan nå en oppløsning på 3 Å. Slike STEM-er har blitt brukt til å avbilde enkelt tunge atomer på støttefilmer med lette elementer. Spesielt verdifull for praktisk arbeid, dens fine elektronprobe muliggjør krystallografisk analyse (via elektrondiffraksjon) og komposisjonsanalyse (via karakteristiske røntgenstråler eksitert av elektronstrålen eller elektronenergitapsspektroskopi) innenfor små mikroregioner på flere titalls ångstrøm. Kommersielle TEM-systemer kan utstyres med STEM-fester. Uten en feltemisjonspistol med høy lysstyrke kan imidlertid sonden bare fokuseres ned til titalls ångstrøm, og støtte struktur- og komposisjonsanalyse over et område på omtrent 100 Å. Et elektronmikroskop som er i stand til å utføre slike lokaliserte analytiske målinger mens det tar mikroskopiske bilder er kjent som et analytisk elektronmikroskop.
