Uvod u principe snimanja transmisione elektronske mikroskopije
Struktura transmisionog elektronskog mikroskopa sastoji se od dva dela: glavni deo je sistem osvetljenja, sistem za snimanje i studio za posmatranje; pomoćni dio su vakuum sistem i električni sistem.
1. Sistem rasvjete
Sistem je podeljen na dva dela: elektronski top i kondenzator. Elektronski top se sastoji od filamenta (katode), rešetke i anode. Grijaća nit emituje snop elektrona. Kada se na anodu dovede napon, elektroni se ubrzavaju. Razlika potencijala između anode i katode je ukupni napon ubrzanja. Ubrzani elektroni sa energijom se izbacuju iz rupa na anodnoj ploči. Energija emitovanog elektronskog snopa povezana je sa naponom ubrzanja, a mreža ima ulogu kontrole oblika elektronskog snopa. Snop elektrona ima određeni ugao divergencije. Nakon podešavanja kondenzatorskog sočiva, može se vidjeti paralelni snop elektrona sa malim ili čak nultim uglom divergencije. Gustoća struje (struja snopa) elektronskog snopa može se podesiti podešavanjem struje kondenzatorskog sočiva.
Veličina površine na uzorku koju treba osvijetliti povezana je s povećanjem. Što je veće povećanje, to je manja osvijetljena površina. Stoga je za ozračivanje uzorka potreban finiji snop elektrona. Veličina tačke snopa elektronskog snopa koji direktno emituje elektronski top je veća, a koherentnost je takođe loša. Da bi se ovi elektroni efikasnije iskoristili i dobili snopovi elektrona za osvjetljavanje visoke svjetline i dobre koherentnosti kako bi se zadovoljile potrebe transmisionih elektronskih mikroskopa pri različitim uvećanjima, snopovi elektronskih zraka koje emituje elektronski top treba dalje konvergirati kako bi se dobile različite tačke snopa. veličina. , približno paralelni snopovi osvjetljenja. Ovaj zadatak se obično postiže pomoću dva elektromagnetna sočiva koja se nazivaju kondenzatori. Na slici, C1 i C2 predstavljaju prvi kondenzator, odnosno drugi kondenzator. C1 obično ostaje isti, a njegova uloga je da postavi presek elektronskih topova kako bi se smanjila veličina slike za više od reda veličine. Osim toga, u sistem osvjetljenja je ugrađen i uređaj za naginjanje zraka, koji može lako nagnuti elektronski snop u rasponu od 2 do 3 stepena kako bi se uzorak osvijetlio pod različitim uglovima nagiba.
2. Sistem za snimanje
Sistem uključuje elektronske optičke elemente kao što su komora za uzorke, objektiv objektiva, srednje ogledalo, kontrastna dijafragma, difrakcijska dijafragma, projekciona sočiva, itd. Komora za uzorke ima mehanizam koji osigurava da se vakuum glavnog tijela ne ošteti tokom čestih promjena uzorka . Uzorak se može pomicati u smjeru X i Y kako bi se pronašao položaj koji se promatra. Paralelni snop elektrona dobijen konvergentnim sočivom zrači uzorak i nosi informacije koje odražavaju karakteristike uzorka nakon prolaska kroz uzorak. Elektronska slika se formira pod dejstvom sočiva objektiva i kontrastne dijafragme, a zatim se uvećava srednjim ogledalom i projekcionim sočivom. Konačna elektronska slika se dobija na fluorescentnom ekranu.
Sistem osvjetljenja obezbjeđuje koherentni svjetlosni snop elektrona, koji nosi strukturnu informaciju uzorka nakon prolaska kroz uzorak i širi se u različitim smjerovima (na primjer, kada postoji grupa kristalnih površina koja zadovoljava Braggovu jednačinu, mogu se generirati 2 ugla u smjer koji siječe upadni snop difraktirani snop). Ciljevi će doći iz različitih dijelova uzorka sa istim smjerom širenja. Elektroni konvergiraju u jednu tačku na zadnjoj fokalnoj ravni, a elektroni koji putuju u različitim smjerovima u skladu s tim formiraju različite točke. Direktan snop nultog ugla raspršenja konvergira u fokusnoj tački objektiva, formirajući centralnu tačku. Na taj način se formira difrakcijski uzorak na zadnjoj fokalnoj ravni objektiva. Na ravni slike objektiva, ovi snopovi elektrona se rekombinuju za koherentno snimanje. Podešavanjem struje sočiva srednjeg sočiva, ravnina objekta srednjeg sočiva i zadnja fokalna ravan sočiva objektiva se poklapaju, što se može prikazati na fluorescentnom ekranu. Difrakcijski uzorak dobiven gore može učiniti da se ravnina objekta srednjeg sočiva poklopi sa ravninom slike objektivnog sočiva, čime se dobija mikroskopska slika. Kroz saradnju dva srednja ogledala, dužina i uvećanje kamere mogu se podesiti u većem rasponu.
3. Studio za posmatranje
Elektronska slika se reflektuje na fluorescentnom ekranu. Fluorescentno svjetlo je proporcionalno struji elektronskog snopa. Za snimanje slika koristite elektronsku suvu ploču umjesto fluorescentnog ekrana. Fotosenzitivna sposobnost suve ploče je povezana sa njenom talasnom dužinom.
4. Vakum sistem
Vakum sistem se sastoji od mehaničke pumpe, pumpe za difuziju ulja, jonske pumpe, vakuumskog mjernog instrumenta i vakuumskog cjevovoda. Njegova funkcija je uklanjanje plina u cijevi sočiva, tako da stepen vakuuma cijevi objektiva mora dostići najmanje 10-5 Torr, a najbolji stepen vakuuma može doseći 10-9-10-10 Torr. Ako je vakuum nizak, sudari između elektrona i molekula plina mogu uzrokovati raspršivanje i utjecati na kontrast. Također će uzrokovati ionizaciju visokog napona između elektronske mreže i anode, uzrokujući međuelektrodno pražnjenje. Preostali plinovi također mogu korodirati filament i kontaminirati uzorak.
5. Sistem kontrole snage
Nestabilnost napona ubrzanja i magnetne struje sočiva može uzrokovati ozbiljne kromatske aberacije i smanjiti rezoluciju elektronskog mikroskopa. Stoga je stabilnost ubrzanog napona i struje sočiva važan kriterij za mjerenje performansi elektronskog mikroskopa. TEM kolo se uglavnom sastoji od sljedećih dijelova: visokonaponsko napajanje istosmjernom strujom, napajanje ekscitacije sočiva, napajanje zavojnice skretanja, napajanje grijanjem filamenta elektronskog pištolja, upravljački krug vakuumskog sistema, napajanje vakuumske pumpe, uređaj za pogon kamere i automatska ekspozicija kolo.
Osim toga, mnogi elektronski mikroskopi visokih performansi opremljeni su priborom za skeniranje, energetskom spektroskopijom, spektroskopijom gubitka energije elektrona.
