Методы классификации и категории электронных микроскопов
Электронные микроскопы можно разделить на просвечивающие электронные микроскопы, сканирующие электронные микроскопы, отражательные электронные микроскопы и эмиссионные электронные микроскопы в зависимости от их конструкции и использования.
Просвечивающие электронные микроскопы часто используются для наблюдения мельчайших структур материала, которые невозможно различить с помощью обычных микроскопов; сканирующие электронные микроскопы в основном используются для наблюдения за морфологией твердых поверхностей, а также могут быть объединены с рентгеновскими дифрактометрами или электронно-энергетическими спектрометрами для формирования электронных микрозондов, используемых для анализа состава материалов; Эмиссионные электронные микроскопы используются для исследования поверхностей самоизлучающих электронов.
Просвечивающий электронный микроскоп
Он назван в честь электронного луча, проникающего в образец, а затем использующего электронную линзу для формирования и увеличения изображения. Его световой путь аналогичен пути света оптического микроскопа, и он может напрямую получить проекцию образца. Изменяя систему линз объектива, можно напрямую увеличить изображение в фокусе объектива. Отсюда можно получить изображения дифракции электронов. Это изображение можно использовать для анализа кристаллической структуры образца. В электронном микроскопе этого типа контраст деталей изображения формируется за счет рассеяния электронного луча атомами образца. Поскольку электронам необходимо проходить через образец, образец должен быть очень тонким. Толщина образца определяется атомным весом атомов, составляющих образец, напряжением, при котором ускоряются электроны, и желаемым разрешением. Толщина образца может варьироваться от нескольких нанометров до нескольких микрометров. Чем выше атомный вес и чем ниже напряжение, тем тоньше должен быть образец. Более тонкая часть образца или часть образца с меньшей плотностью имеет меньшее рассеяние электронного луча, поэтому больше электронов проходят через апертуру объектива и участвуют в формировании изображения, делая изображение ярче. И наоборот, более толстые или плотные части образца будут выглядеть на изображении темнее. Если образец слишком толстый или плотный, контрастность изображения ухудшится и может даже быть повреждена или разрушена из-за поглощения энергии электронного луча.
Разрешение трансмиссионного электронного микроскопа составляет {{0}}.1~0,2 нм, а увеличение — в десятки тысяч–сотни тысяч раз. Поскольку электроны легко рассеиваются или поглощаются объектами, проникающая способность невелика, и необходимо готовить более тонкие сверхтонкие срезы (обычно от 50 до 100 нм).
В верхней части корпуса просвечивающего электронного микроскопа расположена электронная пушка. Электроны испускаются из горячего катода с вольфрамовой нитью и проходят через первый и второй конденсаторы, фокусируя электронный луч. После того, как электронный луч проходит через образец, он отображается на промежуточном зеркале объективом, затем постепенно усиливается промежуточным зеркалом и проекционным зеркалом и отображается на флуоресцентном экране или сухой фотографической пластинке. Промежуточное зеркало в основном регулирует ток возбуждения, а увеличение можно плавно менять от десятков раз до сотен тысяч раз. Изменяя фокусное расстояние промежуточного зеркала, можно получать изображения электронной микроскопии и изображения дифракции электронов на крошечных частях одного и того же образца. .
сканирующий электронный микроскоп
Электронный луч сканирующего электронного микроскопа не проходит через образец, а лишь фокусирует электронный луч на максимально небольшой площади образца, а затем сканирует образец построчно. Падающие электроны вызывают возбуждение вторичных электронов с поверхности образца. То, что наблюдает микроскоп, — это электроны, рассеянные из каждой точки. Сцинтилляционный кристалл, расположенный рядом с образцом, принимает эти вторичные электроны и усиливает их, модулируя интенсивность электронного луча кинескопа, тем самым изменяя яркость флуоресцентного экрана кинескопа. Изображение представляет собой трехмерное изображение, отражающее структуру поверхности образца. Отклоняющая катушка кинескопа продолжает сканирование синхронно с электронным лучом на поверхности образца, так что на флуоресцентном экране кинескопа отображается топографическое изображение поверхности образца, что аналогично принципу работы промышленного телевидения. Поскольку электронам в таком микроскопе не обязательно проходить через образец, напряжение, при котором они ускоряются, не должно быть очень высоким.
Разрешение сканирующего электронного микроскопа в основном определяется диаметром электронного луча на поверхности образца. Увеличение представляет собой отношение амплитуды сканирования на кинескопе к амплитуде сканирования на образце и может непрерывно изменяться от десятков раз до сотен тысяч раз. Сканирующие электронные микроскопы не требуют очень тонких образцов; изображения имеют сильный трехмерный эффект; они могут использовать такую информацию, как вторичные электроны, абсорбционные электроны и рентгеновские лучи, генерируемые в результате взаимодействия электронных лучей с веществами, для анализа состава веществ.
Конструкция сканирующих электронных микроскопов основана на взаимодействии электронов и вещества. Когда луч падающих электронов высокой энергии бомбардирует поверхность материала, в возбужденной области образуются вторичные электроны, оже-электроны, характеристические рентгеновские лучи и рентгеновские лучи непрерывного спектра, обратно рассеянные электроны, прошедшие электроны, а также видимые, ультрафиолетовые и ультрафиолетовые лучи. Инфракрасный свет. электромагнитное излучение, генерируемое в этом районе. При этом могут также генерироваться электронно-дырочные пары, колебания решетки (фононы) и электронные колебания (плазма).
