Metode klasifikacije i kategorije elektronskih mikroskopa
Elektronski mikroskopi se mogu podijeliti na transmisione elektronske mikroskope, skenirajuće elektronske mikroskope, refleksione elektronske mikroskope i emisione elektronske mikroskope prema njihovoj strukturi i namjeni.
Transmisioni elektronski mikroskopi se često koriste za posmatranje sitnih materijalnih struktura koje se ne mogu razlikovati običnim mikroskopima; skenirajući elektronski mikroskopi se uglavnom koriste za posmatranje morfologije čvrstih površina, a takođe se mogu kombinovati sa rendgenskim difraktometrima ili spektrometrima elektronske energije za formiranje elektrona. Mikrosonde se koriste za analizu sastava materijala; emisioni elektronski mikroskopi se koriste za proučavanje samoemitujućih elektronskih površina.
Transmisioni elektronski mikroskop
Ime je dobio po tome što elektronski snop prodire u uzorak, a zatim koristi elektronska sočiva za snimanje i povećanje slike. Njegova svjetlosna putanja je slična onoj kod optičkog mikroskopa i može direktno dobiti projekciju uzorka. Promenom sistema sočiva sočiva objektiva može se direktno uvećati slika u fokusnoj tački sočiva objektiva. Iz ovoga se mogu dobiti slike difrakcije elektrona. Ova slika se može koristiti za analizu kristalne strukture uzorka. Kod ovog tipa elektronskog mikroskopa kontrast detalja slike nastaje raspršivanjem snopa elektrona od strane atoma uzorka. Pošto elektroni moraju da putuju kroz uzorak, uzorak mora biti veoma tanak. Debljina uzorka određena je atomskim težinama atoma koji čine uzorak, naponom pri kojem se elektroni ubrzavaju i željenom rezolucijom. Debljina uzorka može varirati od nekoliko nanometara do nekoliko mikrometara. Što je veća atomska težina i niži napon, uzorak mora biti tanji. Tanji dio uzorka ili dio manje gustine ima manje rasipanje snopa elektrona, tako da više elektrona prolazi kroz otvor sočiva objektiva i učestvuje u snimanju, čineći sliku svjetlijom. Suprotno tome, deblji ili gušći dijelovi uzorka će izgledati tamnije na slici. Ako je uzorak previše debeo ili gust, kontrast slike će se pogoršati i čak može biti oštećen ili uništen apsorbiranjem energije elektronskog snopa.
Rezolucija transmisionog elektronskog mikroskopa je {{0}}.1~0.2nm, a uvećanje je desetine hiljada do stotine hiljada puta. Pošto se elektroni lako raspršuju ili apsorbuju od strane objekata, moć prodiranja je niska, pa se moraju pripremiti tanji ultratanki preseci (obično 50 do 100 nm).
Vrh cijevi transmisionog elektronskog mikroskopa je elektronski pištolj. Elektroni se emituju iz vruće katode volframove niti i prolaze kroz prvi i drugi kondenzator kako bi fokusirali snop elektrona. Nakon što snop elektrona prođe kroz uzorak, on se snima na srednjem ogledalu pomoću objektiva, a zatim se postepeno pojačava međuzrcalom i ogledalom za projekciju i snima se na fluorescentnom ekranu ili fotografskoj suvoj ploči. Međuogledalo uglavnom podešava struju pobude, a uvećanje se može kontinuirano mijenjati od desetina puta do stotina hiljada puta. Promjenom žižne daljine srednjeg ogledala, slike elektronske mikroskopije i slike difrakcije elektrona mogu se dobiti na sitnim dijelovima istog uzorka. .
skenirajući elektronski mikroskop
Elektronski snop skenirajućeg elektronskog mikroskopa ne prolazi kroz uzorak, već samo fokusira snop elektrona na malu površinu uzorka što je više moguće, a zatim skenira uzorak liniju po liniju. Upadni elektroni uzrokuju pobuđivanje sekundarnih elektrona s površine uzorka. Ono što mikroskop opaža su elektroni raspršeni iz svake tačke. Scintilacioni kristal postavljen pored uzorka prima te sekundarne elektrone i pojačava ih kako bi modulirao intenzitet elektronskog snopa cijevne cijevi, mijenjajući tako svjetlinu na fluorescentnom ekranu cijevne cijevi. Slika je trodimenzionalna slika koja odražava površinsku strukturu uzorka. Otklonski kalem cevi sa slikom nastavlja da skenira sinhrono sa elektronskim snopom na površini uzorka, tako da fluorescentni ekran cevi sa slikom prikazuje topografsku sliku površine uzorka, što je slično principu rada industrijske televizije. Budući da se elektroni u takvom mikroskopu ne moraju prenositi kroz uzorak, napon pri kojem se ubrzavaju ne mora biti jako visok.
Rezolucija skenirajućeg elektronskog mikroskopa uglavnom je određena promjerom snopa elektrona na površini uzorka. Uvećanje je omjer amplitude skeniranja na slikovnoj cijevi i amplitude skeniranja na uzorku i može kontinuirano varirati od desetina puta do stotina hiljada puta. Skenirajući elektronski mikroskopi ne zahtijevaju vrlo tanke uzorke; slike imaju snažan trodimenzionalni efekat; oni mogu koristiti informacije kao što su sekundarni elektroni, apsorpcijski elektroni i rendgenske zrake nastale interakcijom između elektronskih zraka i supstanci za analizu sastava supstanci.
Konstrukcija skenirajućih elektronskih mikroskopa zasniva se na interakciji između elektrona i materije. Kada snop upadnih elektrona visoke energije bombardira površinu materijala, pobuđena oblast će proizvesti sekundarne elektrone, Augerove elektrone, karakteristične rendgenske zrake i rendgenske zrake kontinuiranog spektra, povratno raspršene elektrone, propuštene elektrone i vidljive, ultraljubičaste i infracrveno svetlo. elektromagnetno zračenje nastalo u tom području. U isto vrijeme, parovi elektron-rupa, vibracije rešetke (fononi) i oscilacije elektrona (plazma) također se mogu generirati.
