הרכב מיקרוסקופ אלקטרוני
הרכב מיקרוסקופ אלקטרוני
המרכיבים העיקריים של הם:
מקור אלקטרונים: קתודה המשחררת אלקטרונים חופשיים, ואנודה בצורת טבעת שמאיצה אלקטרונים. הפרש המתח בין הקתודה לאנודה חייב להיות גבוה מאוד, בדרך כלל בין אלפי וולט ל-3 מיליון וולט.
אלקטרונים: משמש למיקוד אלקטרונים. בדרך כלל משתמשים בעדשות מגנטיות ולעיתים משתמשים בעדשות אלקטרוסטטיות. תפקידה של עדשת אלקטרונים זהה לזה של עדשה אופטית במיקרוסקופ אופטי. הפוקוס של עדשה אופטית קבוע, בעוד שניתן לכוונן את המיקוד של עדשה אלקטרונית, כך שלמיקרוסקופ אלקטרוני אין מערכת עדשות זזה כמו מיקרוסקופ אופטי.
מכשיר ואקום: מכשיר ואקום המשמש לשמירה על מצב ואקום בתוך מיקרוסקופ, כך שהאלקטרונים לא ייספגו או יוסטו בדרכם.
מתלה לדוגמא: ניתן להניח את המדגם ביציבות על מתלה המדגם. בנוסף, לעיתים קרובות ישנם מכשירים שניתן להשתמש בהם כדי לשנות את המדגם (כגון תנועה, סיבוב, חימום, קירור, מתיחה וכו').
גלאי: אות או אות משני המשמש לאיסוף אלקטרונים. ההקרנה של דגימה יכולה להתקבל ישירות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM). במיקרוסקופ זה, אלקטרונים עוברים דרך הדגימה, כך שהדגימה חייבת להיות דקה מאוד. המשקל האטומי של האטומים המרכיבים את המדגם, מתח האלקטרונים המאיצים והרזולוציה הרצויה קובעים את עובי המדגם. עובי הדגימה יכול לנוע בין כמה ננומטרים לכמה מיקרונים. ככל שהמשקל האטומי גבוה יותר והמתח נמוך יותר, כך הדגימה חייבת להיות דקה יותר.
על ידי שינוי מערכת העדשות של עדשת האובייקטיב, ניתן להגדיל ישירות את התמונה של נקודת המוקד של עדשת האובייקטיב. מכאן ניתן לקבל תמונות עקיפות אלקטרונים. באמצעות תמונה זו ניתן לנתח את מבנה הגביש של המדגם.
במיקרוסקופ האלקטרונים להעברת אנרגיה מסוננת (EFTEM), אנשים מודדים את שינוי המהירות של אלקטרונים בזמן שהם עוברים דרך המדגם. מכאן נוכל להסיק את ההרכב הכימי של המדגם, כגון התפלגות היסודות הכימיים בתוך המדגם.
קורס הפיתוח של מיקרוסקופ אלקטרוני
בשנת 1931, M. Noel ו- E. Ruska מגרמניה שינו אוסילוסקופ במתח גבוה עם מקור אלקטרוני לפריקת קתודה קרה ושלוש עדשות אלקטרונים, והשיגו תמונות שהוגדלו ביותר מפי עשרה. הם המציאו מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת, המאשר את האפשרות להדמיית הגדלה על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים. בשנת 1932, לאחר השיפור של רוסקה, הגיעה יכולת הרזולוציה של מיקרוסקופ האלקטרונים ל-50 ננומטר, בערך פי עשרה מיכולת הרזולוציה של המיקרוסקופ האופטי באותה תקופה, תוך שבירה של גבול הרזולוציה של המיקרוסקופ האופטי. לכן, מיקרוסקופ האלקטרונים החל לקבל תשומת לב. בשנות הארבעים של המאה ה-20 השתמשה היל בארצות הברית באסטיגמציה כדי לפצות על האסימטריה הסיבובית של עדשת האלקטרונים, עשתה פריצת דרך חדשה ברזולוציה של מיקרוסקופ האלקטרונים והגיעה בהדרגה לרמה מודרנית. בסין פותח בהצלחה מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת ברזולוציה של 3 ננומטר בשנת 1958. בשנת 1979 פותח מיקרוסקופ אלקטרונים גדול ברזולוציה של 0.3 ננומטר.
עקרון הבנייה של מיקרוסקופ אלקטרונים
מיקרוסקופ האלקטרונים מורכב מחבית עדשה, מערכת ואקום וארון חשמל. קנה העדשה כולל בעיקר רכיבים כמו אקדח אלקטרונים, עדשת אלקטרונים, מחזיק לדוגמא, מסך פלורסנט ומנגנון צילום. רכיבים אלה מורכבים בדרך כלל לעמוד מלמעלה למטה; מערכת הוואקום מורכבת ממשאבת ואקום מכנית, משאבת דיפוזיה, שסתום ואקום וכו', והיא מחוברת לחבית העדשה באמצעות צינור שאיבת אוויר; ארון החשמל מורכב מגנרטור מתח גבוה, מייצב זרם עירור ויחידות התאמה ובקרה שונות.
עדשת האלקטרונים היא המרכיב החשוב ביותר בקנה העדשה של מיקרוסקופ אלקטרונים. הוא משתמש בשדה חשמלי או מגנטי מרחבי סימטרי לציר קנה העדשה כדי לכופף את מסלול האלקטרונים לכיוון הציר כדי ליצור מיקוד. תפקידו דומה לזה של עדשת זכוכית קמורה למקד את קרן האור, ולכן היא נקראת עדשת אלקטרונים. רוב מיקרוסקופי האלקטרונים המודרניים משתמשים בעדשות אלקטרומגנטיות, הממקדות אלקטרונים בעלי שדה מגנטי חזק שנוצר על ידי זרם עירור DC יציב הזורם דרך סליל עם נעלי קוטב.
אקדח האלקטרונים הוא רכיב המורכב מקתודה חמה בחוט טונגסטן, אלקטרודת שער וקתודה. הוא יכול לפלוט וליצור אלומת אלקטרונים עם מהירות אחידה, ולכן היציבות של מתח התאוצה נדרשת להיות לא פחות מ-1/10000.
