Klassifiseringsmetoder og kategorier av elektronmikroskoper
Elektronmikroskoper kan deles inn i transmisjonselektronmikroskop, skanningelektronmikroskop, refleksjonselektronmikroskop og emisjonselektronmikroskop i henhold til deres strukturer og bruksområder.
Transmisjonselektronmikroskoper brukes ofte til å observere små materialstrukturer som ikke kan skilles fra med vanlige mikroskoper; skanningselektronmikroskoper brukes hovedsakelig for å observere morfologien til faste overflater, og kan også kombineres med røntgendiffraktometre eller elektronenergispektrometre for å danne elektron Mikroprober brukes til materialsammensetningsanalyse; emisjonselektronmikroskoper brukes til studiet av selvemitterende elektronoverflater.
Transmisjonselektronmikroskop
Den er oppkalt etter at elektronstrålen trenger gjennom prøven og deretter bruker en elektronlinse til å avbilde og forstørre bildet. Dens lysbane ligner den for et optisk mikroskop, og den kan direkte oppnå projeksjonen av en prøve. Ved å endre linsesystemet til objektivlinsen kan man direkte forstørre bildet ved fokuspunktet til objektivlinsen. Fra dette kan man få elektrondiffraksjonsbilder. Dette bildet kan brukes til å analysere krystallstrukturen til prøven. I denne typen elektronmikroskop dannes kontrasten til bildedetaljer ved spredning av elektronstrålen av atomene i prøven. Siden elektronene trenger å reise gjennom prøven, må prøven være veldig tynn. Tykkelsen på prøven bestemmes av atomvektene til atomene som utgjør prøven, spenningen som elektronene akselereres med og ønsket oppløsning. Tykkelsen på prøven kan variere fra noen få nanometer til flere mikrometer. Jo høyere atomvekt og jo lavere spenning, jo tynnere må prøven være. Den tynnere eller lavere tetthetsdelen av prøven har mindre elektronstrålespredning, så flere elektroner passerer gjennom objektivlinsens blenderåpning og deltar i avbildningen, noe som får bildet til å virke lysere. Omvendt vil tykkere eller tettere deler av prøven virke mørkere i bildet. Hvis prøven er for tykk eller tett, vil kontrasten i bildet forringes og kan til og med bli skadet eller ødelagt ved å absorbere energien til elektronstrålen.
Oppløsningen til et transmisjonselektronmikroskop er {{0}}.1~0.2nm, og forstørrelsen er titusener til hundretusener ganger. Siden elektroner lett spres eller absorberes av gjenstander, er penetrasjonskraften lav, og tynnere ultratynne seksjoner må forberedes (vanligvis 50 til 100 nm).
Toppen av transmisjonselektronmikroskopløpet er en elektronkanon. Elektronene sendes ut fra wolframfilamentets varme katode og passerer gjennom den første og andre kondensatoren for å fokusere elektronstrålen. Etter at elektronstrålen har passert gjennom prøven, avbildes den på det mellomliggende speilet av objektivlinsen, og blir deretter gradvis forsterket av det mellomliggende speilet og projeksjonsspeilet, og avbildes på den fluorescerende skjermen eller den fotografiske tørre platen. Mellomspeilet justerer hovedsakelig eksitasjonsstrømmen, og forstørrelsen kan kontinuerlig endres fra dusinvis av ganger til hundretusenvis av ganger. Ved å endre brennvidden til det mellomliggende speilet, kan elektronmikroskopibilder og elektrondiffraksjonsbilder oppnås på bittesmå deler av samme prøve. .
skanningselektronmikroskop
Elektronstrålen til et skanningselektronmikroskop passerer ikke gjennom prøven, men fokuserer bare elektronstrålen på et lite område av prøven så mye som mulig, og skanner deretter prøven linje for linje. De innfallende elektronene får sekundære elektroner til å bli eksitert fra prøveoverflaten. Det mikroskopet observerer er elektronene spredt fra hvert punkt. Scintillasjonskrystallen plassert ved siden av prøven mottar disse sekundære elektronene og forsterker dem for å modulere elektronstråleintensiteten til bilderøret, og dermed endre lysstyrken på den fluorescerende skjermen til bilderøret. Bildet er et tredimensjonalt bilde som gjenspeiler overflatestrukturen til prøven. Avbøyningsspolen til bilderøret fortsetter å skanne synkront med elektronstrålen på overflaten av prøven, slik at den fluorescerende skjermen til bilderøret viser det topografiske bildet av prøveoverflaten, som ligner på arbeidsprinsippet til industriell fjernsyn. Siden elektronene i et slikt mikroskop ikke trenger å sendes gjennom prøven, trenger ikke spenningen de akselereres med å være veldig høy.
Oppløsningen til et skanningselektronmikroskop bestemmes hovedsakelig av diameteren til elektronstrålen på prøveoverflaten. Forstørrelse er forholdet mellom skanningsamplituden på bilderøret og skanningsamplituden på prøven, og kan kontinuerlig variere fra dusinvis av ganger til hundretusenvis av ganger. Skanneelektronmikroskoper krever ikke veldig tynne prøver; bildene har en sterk tredimensjonal effekt; de kan bruke informasjon som sekundære elektroner, absorpsjonselektroner og røntgenstråler generert av samspillet mellom elektronstråler og stoffer for å analysere sammensetningen av stoffer.
Konstruksjonen av skanningselektronmikroskoper er basert på samspillet mellom elektroner og materie. Når en stråle med høyenergi-innfallende elektroner bombarderer overflaten av et materiale, vil det eksiterte området produsere sekundære elektroner, Auger-elektroner, karakteristiske røntgenstråler og kontinuerlige spektrum-røntgenstråler, tilbakespredte elektroner, transmitterte elektroner og synlige, ultrafiolette og infrarødt lys. elektromagnetisk stråling som genereres i området. Samtidig kan elektron-hullpar, gittervibrasjoner (fononer) og elektronoscillasjoner (plasma) også genereres.
