Типы электронных микроскопов
Электронные микроскопы можно разделить на просвечивающие электронные микроскопы, сканирующие электронные микроскопы, отражательные электронные микроскопы и эмиссионные электронные микроскопы в соответствии с их структурой и назначением.
Просвечивающие электронные микроскопы часто используются для наблюдения за тонкими структурами материалов, которые не могут быть разрешены обычными микроскопами;
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 для анализа состава материалов;
Эмиссионная электронная микроскопия используется для изучения самоизлучающих электронных поверхностей.
(1) Трансмиссионный электронный микроскоп
Компоненты просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) включают:
1. Электронная пушка: испускает электроны, состоит из катода, сетки и анода.
2. Конденсорная линза: это электронная линза, которая концентрирует электронный луч и может использоваться для управления интенсивностью освещения и углом апертуры.
3. Камера для образцов: поместите образец для наблюдения и оснащена вращающимся столом для изменения угла наклона образца, а также оснащена нагревательным, охлаждающим и другим оборудованием.
4. Объектив: это линза для ближнего расстояния с большим увеличением, и ее функция заключается в увеличении электронного изображения. Линза объектива является ключом к определению разрешающей способности и качества изображения просвечивающего электронного микроскопа.
5. Промежуточное зеркало: это слабая линза с переменным увеличением, и ее функция заключается в повторном увеличении электронного изображения. Регулируя ток промежуточного зеркала, можно выбрать изображение или электронограмму объекта для усиления.
6. Передающее зеркало: это линза с большим увеличением, которая используется для дальнейшего увеличения промежуточного изображения после второго увеличения, а затем формирования изображения на флуоресцентном экране.
7. Вторичный вакуумный насос: вакуумируйте камеру для образцов.
8. Устройство камеры: используется для записи изображений. Поскольку электроны легко рассеиваются или поглощаются объектами, проникающая способность невелика, а плотность и толщина образца влияют на конечное качество изображения. Необходимо приготовить более тонкие ультратонкие срезы, обычно 50-100 нм.
Следовательно, образец должен быть очень тонким при наблюдении с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Обычно получают тонкими срезами или замораживанием:
(1) Метод тонкого среза
Образец обычно фиксируют осмиевой кислотой и глутаровым альдегидом, заливают эпоксидной смолой и нарезают термическим расширением или спиральным движением. Толщина среза составляет 20-50 нм, и он окрашен солями тяжелых металлов для увеличения контраста.
(2) Метод замораживания, также известный как метод замораживания.
После замораживания образцов в сухом льду при температуре -100 градусов или в жидком азоте при температуре -196 градусов образцы быстро отрезали холодным ножом. После нагрева образца излома лед сразу сублимируется в условиях вакуума, обнажая структуру излома, что называется травлением. После завершения травления слой испаренной платины напыляется под углом 45° к срезу, а слой углерода напыляется под углом 90° для усиления контраста и прочности. Затем образец вываривается раствором гипохлорита натрия, и пленка углерода и платины снимается, что называется сложной пленкой, которая может выявить морфологию протравленной поверхности образца. Изображение, полученное под электронным микроскопом, представляет собой структуру на поверхности излома клетки в образце.
(2) Сканирующий электронный микроскоп
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) появился в 1960-х годах, и в настоящее время его разрешение может достигать 6-10 нм.
Его принцип работы заключается в том, что тонко сфокусированный электронный пучок, испускаемый электронной пушкой, попадает на образец через двухкаскадную конденсорную линзу, отклоняющую катушку и линзу объектива, сканирует поверхность образца и возбуждает вторичные электроны. Количество генерируемых вторичных электронов связано с углом падения электронного луча, то есть связано со структурой поверхности образца. После того, как вторичные электроны собраны детектором, они преобразуются в оптические сигналы сцинтиллятором, а затем преобразуются в электрические сигналы фотоумножителем и усилителем для управления интенсивностью электронного луча на флуоресцентном экране и отображения сканирующего изображения. синхронизируется с электронным лучом. Изображение представляет собой трехмерное изображение, отражающее структуру поверхности образца.
Перед осмотром образцы сканирующего электронного микроскопа необходимо зафиксировать, обезвожить, а затем опрыскать слоем частиц тяжелых металлов. Тяжелые металлы излучают вторичные электронные сигналы под воздействием электронного луча.
