עקרונות הדמיה במיקרוסקופ
מיקרוסקופ אלקטרוני מורכב משלושה חלקים: קנה עדשה, מערכת ואקום וארון אספקת חשמל. קנה העדשה כולל בעיקר רובי אלקטרונים, עדשות אלקטרונים, מחזיקי דגימות, מסכי פלורסנט ומנגנוני מצלמה. רכיבים אלה מורכבים בדרך כלל לעמוד מלמעלה למטה; מערכת הוואקום מורכבת ממשאבות ואקום מכניות, משאבות דיפוזיה ושסתומי ואקום. צינור הגז מחובר לחבית העדשה; ארון החשמל מורכב מחולל מתח גבוה, מייצב זרם עירור ויחידות בקרת התאמה שונות.
עדשת האלקטרונים היא החלק החשוב ביותר בחבית עדשת מיקרוסקופ האלקטרונים. הוא משתמש בשדה חשמלי בחלל או בשדה מגנטי סימטרי לציר של קנה העדשה כדי לכופף את מסלול האלקטרונים לציר כדי ליצור מיקוד. תפקידו דומה לזה של עדשת זכוכית קמורה למיקוד הקרן, ולכן היא נקראת עדשת אלקטרונים. רוב מיקרוסקופי האלקטרונים המודרניים משתמשים בעדשות אלקטרומגנטיות, הממקדות אלקטרונים דרך שדה מגנטי חזק שנוצר על ידי זרם עירור DC יציב מאוד העובר דרך סליל עם נעלי קוטב.
אקדח האלקטרונים הוא רכיב המורכב מקתודה חמה חוט טונגסטן, רשת וקתודה. הוא יכול לפלוט וליצור אלומת אלקטרונים במהירות אחידה, ולכן יציבות המתח המאיץ נדרשת להיות לא פחות מעשרת אלפים אחת.
ניתן לחלק את מיקרוסקופי האלקטרונים למיקרוסקופי אלקטרונים תמסורת, מיקרוסקופים אלקטרוניים סורקים, מיקרוסקופים אלקטרוניים השתקפות ומיקרוסקופים אלקטרונים פליטה לפי המבנים והשימושים שלהם. לעתים קרובות נעשה שימוש במיקרוסקופי אלקטרונים להעברה כדי להתבונן במבני החומר העדינים שאינם ניתנים לפתרון על ידי מיקרוסקופים רגילים; מיקרוסקופים סורקים של אלקטרונים משמשים בעיקר לצפייה במורפולוגיה של משטחים מוצקים, וניתן לשלבם גם עם מדי דיפרקטומטרים של קרני רנטגן או ספקטרומטרים של אנרגיית אלקטרונים ליצירת מיקרופרובים אלקטרוניים לניתוח הרכב החומר; מיקרוסקופ אלקטרונים פליטת לחקר משטחי אלקטרונים פולטים עצמיים.
מיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה נקרא על שם קרן האלקטרונים חודרת לדגימה ולאחר מכן מגדילה את התמונה עם עדשת האלקטרון. הנתיב האופטי שלו דומה לזה של מיקרוסקופ אופטי. בסוג זה של מיקרוסקופ אלקטרונים, הניגוד בפרטי התמונה נוצר על ידי פיזור קרן האלקטרונים על ידי האטומים של הדגימה. בחלק הדק יותר או בצפיפות נמוכה יותר של המדגם יש פחות פיזור אלומת אלקטרונים, כך שיותר אלקטרונים עוברים דרך הסרעפת האובייקטיבית ומשתתפים בהדמיה, ונראים בהירים יותר בתמונה. לעומת זאת, חלקים עבים או צפופים יותר של המדגם נראים כהים יותר בתמונה. אם הדגימה עבה מדי או צפופה מדי, הניגודיות של התמונה תתדרדר, או אפילו תיפגע או תיהרס על ידי קליטת האנרגיה של אלומת האלקטרונים.
החלק העליון של עמודת מיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה הוא אקדח האלקטרונים, האלקטרונים נפלטים על ידי הקתודה החמה של טונגסטן, וקרן האלקטרונים ממוקדת על ידי שתי מראות מעבה. לאחר המעבר דרך המדגם, קרן האלקטרונים מצולם על המראה האמצעית על ידי עדשת האובייקט, ולאחר מכן מוגדלת שלב אחר שלב דרך מראה הביניים ומראת ההקרנה, ולאחר מכן מצטלמת על מסך הפלורסנט או הצלחת הפוטוקוהרנטית.
הגדלה של מראת הביניים ניתנת לשינוי רציף מעשרות מונים למאות אלפי פעמים בעיקר באמצעות התאמת זרם העירור; על ידי שינוי אורך המוקד של מראה הביניים, ניתן לקבל תמונות מיקרוסקופיות אלקטרוניות ותמונות עקיפות אלקטרונים על החלקים הזעירים של אותה דגימה. על מנת לחקור דגימות פרוסות מתכת עבות יותר, מעבדת האלקטרון האופטיקה של דולוס הצרפתית פיתחה מיקרוסקופ אלקטרונים במתח גבוה במיוחד עם מתח מאיץ של 3500 קילו וולט. תרשים סכמטי של מבנה מיקרוסקופ אלקטרוני סורק
אלומת האלקטרונים של מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק אינה עוברת דרך המדגם, אלא רק סורקת ומעוררת אלקטרונים משניים על פני הדגימה. גביש הנצנץ הממוקם ליד הדגימה קולט אלקטרונים משניים אלו, מגביר ומווסת את עוצמת אלומת האלקטרונים של צינור התמונה, ובכך משנה את הבהירות על מסך צינור התמונה. סליל ההטיה של צינור התמונה שומר על סריקה סינכרונית עם קרן האלקטרונים על פני הדגימה, כך שהמסך הפלורסנט של צינור התמונה מציג את התמונה הטופוגרפית של משטח הדגימה, הדומה לעקרון העבודה של טלוויזיה תעשייתית .
הרזולוציה של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק נקבעת בעיקר על ידי קוטר קרן האלקטרונים על פני הדגימה. ההגדלה היא היחס בין משרעת הסריקה בצינור התמונה לבין משרעת הסריקה בדגימה, אותה ניתן לשנות ברציפות מעשרות מונים למאות אלפי פעמים. מיקרוסקופ אלקטרוני סריקת אינו דורש דגימות דקות מאוד; לתמונה יש אפקט תלת מימדי חזק; הוא יכול להשתמש במידע כגון אלקטרונים משניים, אלקטרונים נספגים וקרני רנטגן שנוצרות על ידי האינטראקציה בין אלומות אלקטרונים וחומרים כדי לנתח את הרכב החומרים.
אקדח האלקטרונים ועדשת המעבה של מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק זהים בערך לאלו של מיקרוסקופ האלקטרונים ההולכה, אך על מנת להפוך את קרן האלקטרונים לדקה יותר, מוסיפים עדשת אובייקטיבית ואסטיגמציה מתחת לעדשת המעבה, ושתי סטים של קרני סריקה מאונכות הדדית מותקנות בתוך עדשת המטרה. סליל. תא הדגימה מתחת לעדשת האובייקטיבית מצויד במת דגימה שניתן להזיז, לסובב ולהטות
