מבוא לעקרונות ההדמיה של מיקרוסקופ אלקטרונים העברה
מבנה מיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה מורכב משני חלקים: החלק העיקרי הוא מערכת ההארה, מערכת ההדמיה ואולפן התצפית; החלק העזר הוא מערכת הוואקום ומערכת החשמל.
1. מערכת תאורה
המערכת מחולקת לשני חלקים: אקדח אלקטרונים וקבל. אקדח אלקטרונים מורכב מחוט (קתודה), רשת ואנודה. חוט החימום פולט אלומת אלקטרונים. כאשר מופעל מתח על האנודה, האלקטרונים מואצים. ההבדל הפוטנציאלי בין האנודה לקתודה הוא המתח האצה הכולל. אלקטרונים מואצים עם אנרגיה נפלטים מחורים בלוח האנודה. האנרגיה של קרן האלקטרונים הנפלטת קשורה למתח המאיץ, והרשת ממלאת את התפקיד של שליטה בצורת קרן האלקטרונים. לקרן האלקטרונים יש זווית סטייה מסוימת. לאחר התאמת עדשת הקבל, ניתן לראות אלומת אלקטרונים מקבילה עם זווית סטייה קטנה או אפילו אפסית. ניתן לכוונן את צפיפות הזרם (זרם אלומה) של אלומת האלקטרונים על ידי התאמת הזרם של עדשת הקבל.
גודל השטח בדגימה שצריך להאיר קשור להגדלה. ככל שההגדלה גבוהה יותר, כך השטח המואר קטן יותר. לכן נדרשת אלומת אלקטרונים עדינה יותר כדי להקרין את המדגם. גודל נקודת הקרן של קרן האלקטרונים הנפלטת ישירות על ידי אקדח האלקטרונים גדול יותר וגם הקוהרנטיות ירודה. על מנת לנצל את האלקטרונים הללו בצורה יעילה יותר ולהשיג קרני אלקטרונים תאורה בעלות בהירות גבוהה וקוהרנטיות טובה כדי לענות על הצרכים של מיקרוסקופי אלקטרונים תמסורת בהגדלות שונות, יש לרכז עוד יותר את קרני האלקטרונים הנפלטים על ידי אקדח האלקטרונים כדי לספק נקודות אלומה שונות. גודל. , קרני תאורה מקבילות בערך. משימה זו מבוצעת בדרך כלל על ידי שתי עדשות אלקטרומגנטיות הנקראות מעבים. באיור, C1 ו-C2 מייצגים את המעבה הראשון והקבל השני, בהתאמה. C1 בדרך כלל נשאר זהה, ותפקידו לקבוע את המפגש של רובי האלקטרונים כדי להקטין את גודל התמונה ביותר מסדר גודל. בנוסף, מותקן במערכת ההארה מכשיר הטיית קרן שיכול להטות בקלות את קרן האלקטרונים בטווח של 2 מעלות עד 3 מעלות כדי להאיר את המדגם בזוויות הטיה שונות.
2. מערכת הדמיה
המערכת כוללת אלמנטים אופטיים אלקטרוניים כגון תא דגימה, עדשת אובייקטיבית, מראה ביניים, דיאפרגמת ניגודיות, דיאפרגמת עקיפה, עדשת הקרנה וכו'. לתא הדגימה יש מנגנון המבטיח שהוואקום של הגוף הראשי לא ייפגע במהלך שינויים תכופים בדגימה . ניתן להזיז את המדגם בכיווני X ו-Y על מנת למצוא את המיקום שיש לצפות בו. אלומת האלקטרונים המקבילים המתקבלת על ידי העדשה המתכנסת מקרינה את המדגם ונושאת מידע המשקף את מאפייני המדגם לאחר מעבר דרך המדגם. התמונה האלקטרונית נוצרת תחת פעולת עדשת האובייקט והדיאפרגמה הניגודית, ולאחר מכן מוגדלת על ידי המראה האמצעית ועדשת ההקרנה. התמונה האלקטרונית הסופית מתקבלת על מסך פלורסנט.
מערכת ההארה מספקת אלומת אלקטרונים מאירה קוהרנטית, הנושאת את המידע המבני של הדגימה לאחר שהיא עוברת דרך המדגם ומתפשטת בכיוונים שונים (לדוגמה, כאשר יש קבוצת פנים גבישים העומדת במשוואת בראג, 2 זוויות עשויות להיווצר ב הכיוון החותך את הקרן המופרעת). יעדים יבואו מחלקים שונים של המדגם עם אותו כיוון התפשטות. אלקטרונים מתכנסים לכתם יחיד במישור המוקד האחורי, ואלקטרונים הנעים בכיוונים שונים יוצרים כתמים שונים בהתאם. קרן ישירה של זווית פיזור אפס מתכנסת במוקד המטרה, ויוצרת נקודה מרכזית. בדרך זו נוצרת דפוס עקיפה במישור המוקד האחורי של המטרה. במישור התמונה של המטרה, קרני האלקטרונים הללו משתלבות מחדש לצורך הדמיה קוהרנטית. על ידי התאמת זרם העדשה של עדשת הביניים, מישור האובייקט של עדשת הביניים ומישור המוקד האחורי של עדשת האובייקט הם מקבילים, אותם ניתן להציג על מסך הפלורסנט. תבנית הדיפרקציה שהתקבלה לעיל יכולה לגרום למישור האובייקט של עדשת הביניים לחפוף למישור התמונה של עדשת האובייקט, ובכך לקבל תמונה מיקרוסקופית. באמצעות שיתוף הפעולה של שתי מראות הביניים, ניתן להתאים את האורך וההגדלה של המצלמה בטווח גדול יותר.
3. אולפן תצפית
התמונה האלקטרונית משתקפת על מסך הפלורסנט. האור הפלורסנט פרופורציונלי לזרם קרן האלקטרונים. השתמש בצלחת יבשה אלקטרונית במקום מסך פלורסנט כדי לצלם תמונות. יכולת הרגישות לאור של הצלחת היבשה קשורה לאורך הגל שלה.
4. מערכת ואקום
מערכת הוואקום מורכבת ממשאבה מכנית, משאבת דיפוזי שמן, משאבת יונים, מכשיר למדידת ואקום וצינור ואקום. תפקידו להסיר את הגז בקנה העדשה, כך שמידת הוואקום של קנה העדשה חייבת להגיע לפחות ל10-5 טור, ומידת הוואקום הטובה ביותר יכולה להגיע ל10-9-10-10 טור. אם הוואקום נמוך, התנגשויות בין אלקטרונים למולקולות גז עלולות לגרום לפיזור ולהשפיע על הניגודיות. זה גם יגרום ליינון מתח גבוה בין רשת האלקטרונים לאנודה, ויגרום לפריקה בין אלקטרודות. גזים שיוריים יכולים גם לשתות את החוט ולזהם את המדגם.
5. מערכת בקרת כוח
חוסר היציבות של האצת המתח והזרם המגנטי של העדשה עלולים לגרום לסטייה כרומטית רצינית ולהפחית את הרזולוציה של מיקרוסקופ אלקטרונים. לכן, היציבות של מתח מאיץ וזרם העדשה היא קריטריון חשוב למדידת הביצועים של מיקרוסקופ אלקטרונים. מעגל TEM מורכב בעיקר מהחלקים הבאים: ספק כוח DC במתח גבוה, ספק כוח עירור עדשה, ספק כוח סליל סטיה, ספק כוח לחימום נימה של רובי אלקטרונים, מעגל בקרת מערכת ואקום, ספק כוח משאבת ואקום, התקן הנעה של מצלמה וחשיפה אוטומטית מעגל חשמלי.
בנוסף, מיקרוסקופים אלקטרונים רבים בעלי ביצועים גבוהים מצוידים באביזרי סריקה, ספקטרוסקופיה אנרגטית, ספקטרוסקופיה של אובדן אנרגיית אלקטרונים.
