Metode razvrščanja in kategorije elektronskih mikroskopov
Elektronske mikroskope lahko glede na njihovo strukturo in uporabo razdelimo na transmisijske elektronske mikroskope, vrstične elektronske mikroskope, refleksijske elektronske mikroskope in emisijske elektronske mikroskope.
Transmisijski elektronski mikroskopi se pogosto uporabljajo za opazovanje drobnih materialnih struktur, ki jih ni mogoče razlikovati z običajnimi mikroskopi; vrstični elektronski mikroskopi se večinoma uporabljajo za opazovanje morfologije trdnih površin in jih je mogoče kombinirati tudi z rentgenskimi difraktometri ali spektrometri elektronske energije, da se tvorijo elektroni. Mikrosonde se uporabljajo za analizo materialne sestave; emisijski elektronski mikroskopi se uporabljajo za preučevanje površin samoemitiranih elektronov.
Transmisijski elektronski mikroskop
Ime je dobil po tem, da elektronski žarek prodre skozi vzorec in nato z elektronsko lečo slika in poveča sliko. Njegova svetlobna pot je podobna svetlobni poti optičnega mikroskopa in lahko neposredno pridobi projekcijo vzorca. S spremembo sistema leč objektiva lahko neposredno povečamo sliko v gorišču leče objektiva. Iz tega lahko dobimo slike elektronske difrakcije. To sliko lahko uporabimo za analizo kristalne strukture vzorca. Pri tej vrsti elektronskega mikroskopa kontrast podrobnosti slike nastane zaradi sipanja elektronskega žarka na atomih vzorca. Ker morajo elektroni potovati skozi vzorec, mora biti vzorec zelo tanek. Debelina vzorca je določena z atomsko težo atomov, ki sestavljajo vzorec, napetostjo, pri kateri se pospešijo elektroni, in želeno ločljivostjo. Debelina vzorca se lahko spreminja od nekaj nanometrov do nekaj mikrometrov. Večja kot je atomska teža in nižja napetost, tanjši mora biti vzorec. Tanjši del vzorca ali del z nižjo gostoto ima manj sipanja elektronskega žarka, zato več elektronov preide skozi odprtino objektiva in sodeluje pri slikanju, zaradi česar je slika svetlejša. Nasprotno pa bodo debelejši ali gostejši deli vzorca na sliki videti temnejši. Če je vzorec predebel ali pregost, se bo kontrast slike poslabšal in se lahko celo poškoduje ali uniči zaradi absorpcije energije elektronskega žarka.
Ločljivost transmisijskega elektronskega mikroskopa je {{0}}.1~0,2 nm, povečava pa desettisočkrat do stotisočkrat. Ker elektrone zlahka razpršijo ali absorbirajo predmeti, je prebojna moč majhna, zato je treba pripraviti tanjše ultratanke reze (običajno 50 do 100 nm).
Vrh cevi transmisijskega elektronskega mikroskopa je elektronska pištola. Elektroni se oddajajo iz vroče katode z volframovo nitko in gredo skozi prvi in drugi kondenzator, da fokusirajo elektronski žarek. Ko elektronski žarek preide skozi vzorec, ga leča objektiva prikaže na vmesnem zrcalu, nato pa ga vmesno zrcalo in projekcijsko zrcalo postopoma ojačata ter se prikažeta na fluorescenčnem zaslonu ali fotografski suhi plošči. Vmesno ogledalo v glavnem prilagaja vzbujevalni tok, povečavo pa je mogoče nenehno spreminjati od desetkrat do stotisočkrat. S spreminjanjem goriščne razdalje vmesnega zrcala lahko na drobnih delih istega vzorca dobimo slike elektronske mikroskopije in slike elektronske difrakcije. .
vrstični elektronski mikroskop
Elektronski žarek vrstičnega elektronskega mikroskopa ne prehaja skozi vzorec, ampak le čim bolj fokusira elektronski žarek na majhno površino vzorca in nato skenira vzorec vrstico za vrstico. Vpadni elektroni povzročijo vzbujanje sekundarnih elektronov s površine vzorca. Kar mikroskop opazi, so elektroni, razpršeni iz vsake točke. Scintilacijski kristal, nameščen poleg vzorca, sprejme te sekundarne elektrone in jih ojača, da modulira intenzivnost elektronskega žarka slikovne cevi in tako spremeni svetlost na fluorescenčnem zaslonu slikovne cevi. Slika je tridimenzionalna slika, ki odraža strukturo površine vzorca. Odklonska tuljava slikovne cevi skenira sinhrono z elektronskim žarkom na površini vzorca, tako da fluorescentni zaslon slikovne cevi prikazuje topografsko sliko površine vzorca, kar je podobno principu delovanja industrijske televizije. Ker elektronov v takem mikroskopu ni treba prenašati skozi vzorec, napetost, pri kateri se pospešujejo, ni nujno, da je zelo visoka.
Ločljivost vrstičnega elektronskega mikroskopa je v glavnem določena s premerom elektronskega žarka na površini vzorca. Povečava je razmerje med amplitudo skeniranja na slikovni cevi in amplitudo skeniranja na vzorcu in se lahko nenehno spreminja od desetkrat do stotisočkrat. Vrstični elektronski mikroskopi ne zahtevajo zelo tankih vzorcev; slike imajo močan tridimenzionalni učinek; za analizo sestave snovi lahko uporabljajo informacije, kot so sekundarni elektroni, absorpcijski elektroni in rentgenski žarki, ki nastanejo pri interakciji med elektronskimi žarki in snovmi.
Konstrukcija vrstičnih elektronskih mikroskopov temelji na interakciji med elektroni in snovjo. Ko žarek visokoenergijskih vpadnih elektronov bombardira površino materiala, bo vzbujeno območje proizvedlo sekundarne elektrone, Augerjeve elektrone, značilne rentgenske žarke in rentgenske žarke z neprekinjenim spektrom, nazaj sipane elektrone, prepuščene elektrone in vidne, ultravijolične in infrardeča svetloba. elektromagnetno sevanje, ki nastane na območju. Istočasno lahko nastanejo tudi pari elektron-luknja, nihanje mreže (fononi) in nihanje elektronov (plazma).
