Uvod u princip sastava elektronskog mikroskopa
Elektronski mikroskop se sastoji od cijevi sočiva, vakuumskog sistema i ormarića za napajanje. Cijev sočiva se uglavnom sastoji od elektronskog pištolja, elektronskog sočiva, držača uzorka, fluorescentnog ekrana i mehanizma kamere, koji su obično sastavljeni u stupac od vrha do dna; Vakum sistem se sastoji od mehaničke vakuum pumpe, difuzijske pumpe i vakuum ventila, a povezan je sa cijevi sočiva kroz cjevovod za ekstrakciju zraka; Energetski ormar se sastoji od visokonaponskog generatora, stabilizatora pobudne struje i raznih upravljačkih jedinica za podešavanje.
Elektronsko sočivo je najvažniji dio u cijevi sočiva elektronskog mikroskopa. Koristi prostorno električno polje ili magnetsko polje simetrično osi cijevi sočiva da savije putanju elektrona prema osi da formira fokus, što je slično onom staklenog konveksnog sočiva za fokusiranje svjetlosnog snopa, pa se naziva elektronska sočiva. Većina modernih elektronskih mikroskopa koristi elektromagnetna sočiva, a snažno magnetsko polje koje stvara vrlo stabilna istosmjerna pobudna struja koja prolazi kroz zavojnicu s polnilom fokusira elektrone.
Elektronski top je komponenta koja se sastoji od vruće katode od volframove niti, rešetke i katode. Može da emituje i formira elektronski snop sa ujednačenom brzinom, tako da je potrebna stabilnost ubrzanog napona da bude najmanje jedan desethiljaditi deo.
Elektronski mikroskop se prema strukturi i upotrebi može podijeliti na transmisijski elektronski mikroskop, skenirajući elektronski mikroskop, refleksijski elektronski mikroskop i emisioni elektronski mikroskop. Transmisioni elektronski mikroskop (TEM) se često koristi za posmatranje fine strukture materijala koja se ne može razlikovati običnim mikroskopom. Skenirajući elektronski mikroskop (SEM) se uglavnom koristi za posmatranje morfologije čvrste površine, a može se kombinovati i sa rendgenskim difraktometrom ili spektrometrom elektronske energije. Elektronski mikro nastaje raspršivanjem snopa elektrona na atomima uzorka. U tankom dijelu uzorka ili dijelu male gustine, snop elektrona se manje raspršuje, pa više elektrona prolazi kroz dijafragmu objektiva i učestvuje u snimanju, zbog čega na slici izgledaju svjetlije. Naprotiv, deblji ili gušći dio uzorka izgleda tamnije na slici. Ako je uzorak predebeo ili previše gust, kontrast slike će se pogoršati, pa čak i oštetiti ili uništiti apsorbiranjem energije elektronskog snopa.
Vrh cijevi sočiva transmisionog elektronskog mikroskopa je elektronski pištolj. Elektrone emituje vruća katoda od volframove niti i fokusiraju ih prva i druga kondenzatorska sočiva. Nakon što elektronski snop prođe kroz uzorak, on se snima na srednjem ogledalu pomoću sočiva objektiva, a zatim se pojačava korak po korak pomoću srednjeg ogledala i projekcionog ogledala i snima na fluorescentnom ekranu ili fotografskoj ploči.
Uvećanje srednjeg ogledala može se kontinuirano mijenjati od nekoliko desetina puta do nekoliko stotina hiljada puta podešavanjem struje pobude. Promjenom žižne daljine srednjeg ogledala, elektronsko mikroskopska slika i slika difrakcije elektrona mogu se dobiti na sićušnom dijelu istog uzorka. U cilju proučavanja uzoraka debelih metalnih kriški, elektronski mikroskop ultravisokog napona sa ubrzavajućim naponom od 3500 kV razvio je Laboratorij za elektronsku optiku u Dulosu, Francuska.
Elektronski snop skenirajućeg elektronskog mikroskopa ne prolazi kroz uzorak, već samo skenira površinu uzorka kako bi pobudio sekundarne elektrone. Scintilacioni kristal postavljen pored uzorka prima te sekundarne elektrone i modulira intenzitet elektronskog snopa cijevne cijevi nakon pojačanja, mijenjajući tako svjetlinu na ekranu cijevne cijevi. Deflekcijska zavojnica cijevne cijevi održava sinhrono skeniranje sa elektronskim snopom na površini uzorka, tako da fluorescentni ekran cijevne cijevi prikazuje morfološku sliku površine uzorka, što je slično principu rada industrijskih televizora.
Rezolucija skenirajućeg elektronskog mikroskopa uglavnom zavisi od prečnika elektronskog snopa na površini uzorka. Uvećanje je omjer amplitude skeniranja na cijevci i amplitude skeniranja na uzorku, koja se može kontinuirano mijenjati od desetina do stotina hiljada puta. Skenirajući elektronski mikroskop ne treba vrlo tanke uzorke; Slika ima snažan trodimenzionalni smisao; Sastav supstance se može analizirati korišćenjem informacija o sekundarnim elektronima, apsorbovanim elektronima i rendgenskim zracima nastalim interakcijom između snopa elektrona i supstance.
Elektronski pištolj i kondenzator skenirajućeg elektronskog mikroskopa su skoro isti kao i kod transmisionog elektronskog mikroskopa, ali da bi se elektronski snop učinio tanjim, ispod kondenzatora se dodaju objektivna leća i astigmatski difuzor i dva seta skeniranja. zavojnice okomite jedna na drugu su takođe ugrađene u sočivo objektiva. Stol za uzorke koji se može pomicati, rotirati i naginjati je instaliran u komori za uzorke ispod objektiva.
