Klassificeringsmetoder och kategorier av elektronmikroskop
Elektronmikroskop kan delas in i transmissionselektronmikroskop, svepelektronmikroskop, reflektionselektronmikroskop och emissionselektronmikroskop enligt deras strukturer och användningsområden.
Transmissionselektronmikroskop används ofta för att observera små materialstrukturer som inte kan särskiljas med vanliga mikroskop; svepelektronmikroskop används huvudsakligen för att observera morfologin hos fasta ytor, och kan även kombineras med röntgendiffraktometrar eller elektronenergispektrometrar för att bilda elektron. Mikrosonder används för analys av materialsammansättning; emissionselektronmikroskop används för studier av självemitterande elektronytor.
Transmissionselektronmikroskop
Den är uppkallad efter att elektronstrålen penetrerar provet och sedan använder en elektronlins för att avbilda och förstora bilden. Dess ljusbana liknar den för ett optiskt mikroskop, och det kan direkt erhålla projektionen av ett prov. Genom att ändra objektivsystemets linssystem kan man direkt förstora bilden vid objektivets brännpunkt. Från detta kan man få elektrondiffraktionsbilder. Denna bild kan användas för att analysera provets kristallstruktur. I denna typ av elektronmikroskop bildas kontrasten av bilddetaljer genom spridningen av elektronstrålen av atomerna i provet. Eftersom elektronerna behöver resa genom provet måste provet vara mycket tunt. Tjockleken på provet bestäms av atomvikterna för atomerna som utgör provet, spänningen vid vilken elektronerna accelereras och den önskade upplösningen. Tjockleken på provet kan variera från några nanometer till flera mikrometer. Ju högre atomvikt och ju lägre spänning, desto tunnare måste provet vara. Den tunnare eller lägre densitetsdelen av provet har mindre elektronstrålespridning, så fler elektroner passerar genom objektivlinsens bländare och deltar i avbildningen, vilket gör att bilden ser ljusare ut. Omvänt kommer tjockare eller tätare delar av provet att se mörkare ut i bilden. Om provet är för tjockt eller för tätt kommer bildens kontrast att försämras och kan till och med skadas eller förstöras genom att energin från elektronstrålen absorberas.
Upplösningen för ett transmissionselektronmikroskop är {{0}}.1~0.2nm, och förstoringen är tiotusentals till hundratusentals gånger. Eftersom elektroner lätt sprids eller absorberas av föremål är penetrationskraften låg och tunnare ultratunna sektioner måste förberedas (vanligtvis 50 till 100 nm).
Överdelen av transmissionselektronmikroskoppipan är en elektronpistol. Elektronerna emitteras från volframfilamentets heta katod och passerar genom den första och andra kondensorn för att fokusera elektronstrålen. Efter att elektronstrålen passerat genom provet avbildas den på den mellanliggande spegeln av objektivlinsen och förstärks sedan gradvis av den mellanliggande spegeln och projektionsspegeln och avbildas på den fluorescerande skärmen eller den fotografiska torra plattan. Den mellanliggande spegeln justerar huvudsakligen excitationsströmmen, och förstoringen kan kontinuerligt ändras från dussintals gånger till hundratusentals gånger. Genom att ändra mellanspegelns brännvidd kan elektronmikroskopibilder och elektrondiffraktionsbilder erhållas på små delar av samma prov. .
svepelektronmikroskop
Elektronstrålen i ett svepelektronmikroskop passerar inte genom provet, utan fokuserar bara elektronstrålen på en liten yta av provet så mycket som möjligt och skannar sedan provet linje för linje. De infallande elektronerna orsakar att sekundära elektroner exciteras från provytan. Det mikroskopet observerar är elektronerna spridda från varje punkt. Scintillationskristallen som placeras bredvid provet tar emot dessa sekundära elektroner och förstärker dem för att modulera elektronstråleintensiteten hos bildröret, och därigenom ändra ljusstyrkan på bildrörets fluorescerande skärm. Bilden är en tredimensionell bild som återspeglar provets ytstruktur. Bildrörets avböjningsspole fortsätter att skanna synkront med elektronstrålen på provets yta, så att bildrörets fluorescerande skärm visar den topografiska bilden av provytan, vilket liknar arbetsprincipen för industriell television. Eftersom elektronerna i ett sådant mikroskop inte behöver överföras genom provet, behöver spänningen som de accelereras med inte vara särskilt hög.
Upplösningen hos ett svepelektronmikroskop bestäms huvudsakligen av elektronstrålens diameter på provytan. Förstoring är förhållandet mellan skanningsamplituden på bildröret och skanningsamplituden på provet, och kan kontinuerligt variera från dussintals gånger till hundratusentals gånger. Svepelektronmikroskop kräver inte mycket tunna prover; bilderna har en stark tredimensionell effekt; de kan använda information som sekundära elektroner, absorptionselektroner och röntgenstrålar som genereras av interaktionen mellan elektronstrålar och ämnen för att analysera ämnens sammansättning.
Konstruktionen av svepelektronmikroskop är baserad på interaktionen mellan elektroner och materia. När en stråle av högenergiinfallande elektroner bombarderar ytan av ett material, kommer det exciterade området att producera sekundära elektroner, Auger-elektroner, karakteristiska röntgenstrålar och kontinuerliga spektrumröntgenstrålar, tillbakaspridda elektroner, transmitterade elektroner och synliga, ultravioletta och infrarött ljus. elektromagnetisk strålning som genereras i området. Samtidigt kan elektron-hålpar, gittervibrationer (fononer) och elektronoscillationer (plasma) också genereras.
