Fördelar med elektronmikroskop och optiskt mikroskop
Elektronmikroskop är ett instrument baserat på principerna för elektronisk optik, som använder elektronstrålar och linser istället för ljusstrålar och optiska linser för att avbilda materiens fina strukturer med mycket hög förstoring.
Upplösningsförmågan hos ett elektronmikroskop representeras av det lilla avståndet mellan intilliggande två punkter som det kan urskilja. På 1970s var upplösningen för ett transmissionselektronmikroskop cirka 0,3 nanometer (upplösningen för det mänskliga ögat var cirka 0,1 millimeter). Numera har elektronmikroskop en förstoring på över 3 miljoner gånger, medan optiska mikroskop har en förstoring på cirka 2000 gånger. Därför kan elektronmikroskop direkt observera det prydligt arrangerade atomgittret av vissa tungmetallatomer och kristaller.
Även om elektronmikroskop har mycket bättre upplösning än optiska mikroskop, är de svåra att observera levande organismer på grund av deras behov av att arbeta under vakuumförhållanden, och elektronstrålebestrålning kan också orsaka strålningsskador på biologiska prover. Andra frågor, såsom förbättringen av elektronpistolens ljusstyrka och elektronlinskvalitet, behöver också studeras ytterligare.
Upplösning är en viktig indikator för elektronmikroskopi, som är relaterad till konvinkeln och våglängden hos elektronstrålen som passerar genom provet. Våglängden för synligt ljus är ungefär {{0}} nanometer, medan våglängden på elektronstrålen är relaterad till accelerationsspänningen. När accelerationsspänningen är 50-100 kV är våglängden på elektronstrålen ungefär 0.0053-0.0037 nanometer. På grund av det faktum att elektronstrålens våglängd är mycket mindre än våglängden för synligt ljus, även om konvinkeln på elektronstrålen bara är 1 procent av den för ett optiskt mikroskop, är upplösningen för elektronmikroskopet fortfarande mycket bättre än ett optiskt mikroskop.
Elektronmikroskopet består av tre delar: ett spegelrör, ett vakuumsystem och ett elskåp. Linsröret består huvudsakligen av elektroniska pistoler, elektroniska linser, provställ, fluorescerande skärmar och kameramekanismer, som vanligtvis är sammansatta i en kolonn uppifrån och ned; Vakuumsystemet består av mekaniska vakuumpumpar, diffusionspumpar och vakuumventiler och är anslutet till spegelröret genom en luftutsugsrörledning; Elskåpet är sammansatt av en högspänningsgenerator, magnetiseringsströmstabilisator och olika regler- och styrenheter.
En elektronlins är en viktig komponent i röret i ett elektronmikroskop. Den använder ett rumsligt elektriskt eller magnetiskt fält som är symmetriskt till rörets axel för att böja elektronbanan mot axeln och bilda ett fokus. Dess funktion liknar den hos en konvex glaslins för att fokusera ljusstrålen, så den kallas en elektronlins. De flesta moderna elektronmikroskop använder elektromagnetiska linser, som fokuserar elektroner genom ett starkt magnetfält som genereras av en stabil DC-excitationsström som passerar genom en spole med polskor.
En elektronkanon är en komponent som består av en varm katod av volframtråd, en grind och en katod. Den kan sända ut och bilda elektronstrålar med likformig hastighet, så stabiliteten hos accelerationsspänningen måste vara inte mindre än en tusendel.
Elektronstrålen i ett svepelektronmikroskop passerar inte genom provet och skannar och exciterar endast sekundära elektroner på provets yta. Scintillationskristallen som är placerad bredvid provet tar emot dessa sekundära elektroner och modulerar elektronstråleintensiteten hos bildröret efter förstärkning, och ändrar därigenom ljusstyrkan på bildrörets fluorescerande skärm. Bildrörets avböjningsspole är synkroniserad med elektronstrålen på provytan för skanning, så att bildrörets fluorescerande skärm visar morfologibilden av provytan, vilket liknar arbetsprincipen för industriell television.
Upplösningen hos ett svepelektronmikroskop beror huvudsakligen på elektronstrålens diameter på provets yta. Förstoringen är förhållandet mellan skanningsamplituden på bildröret och skanningsamplituden på provet, som kontinuerligt kan ändras från tiotals gånger till hundratusentals gånger. Svepelektronmikroskopi kräver inte mycket tunna prover; Bilder har en stark känsla av stereoskopi; Den kan analysera sammansättningen av ämnen med hjälp av information som sekundära elektroner, absorberade elektroner och röntgenstrålar som genereras av interaktionen mellan elektronstrålar och ämnen.
Elektronkanonen och kondensorn i ett svepelektronmikroskop är ungefär desamma som i ett transmissionselektronmikroskop, men för att göra elektronstrålen finare läggs en objektivlins och en astigmatisator till under kondensorn och två uppsättningar inbördes vinkelräta skanningsspolar är också installerade inuti objektivlinsen. Provkammaren under objektivlinsen är utrustad med ett provsteg som kan flyttas, roteras och lutas.
