Uvod v principe slikanja transmisijske elektronske mikroskopije
Struktura transmisijskega elektronskega mikroskopa je sestavljena iz dveh delov: glavni del je osvetljevalni sistem, slikovni sistem in opazovalni studio; pomožni del je vakuumski sistem in električni sistem.
1. Sistem razsvetljave
Sistem je razdeljen na dva dela: elektronski top in kondenzator. Elektronski top je sestavljen iz žarilne nitke (katoda), mreže in anode. Grelna nitka oddaja žarek elektronov. Ko na anodo deluje napetost, se elektroni pospešijo. Potencialna razlika med anodo in katodo je skupna pospeševalna napetost. Pospešeni elektroni z energijo se izbijejo iz lukenj v anodni plošči. Energija oddanega elektronskega žarka je povezana s pospeševalno napetostjo, mreža pa ima vlogo nadzora oblike elektronskega žarka. Elektronski žarek ima določen divergentni kot. Po nastavitvi zbiralne leče lahko vidimo vzporedni elektronski žarek z majhnim ali celo ničelnim divergenčnim kotom. Gostoto toka (žarkovni tok) elektronskega žarka je mogoče nastaviti z nastavitvijo toka zbiralne leče.
Velikost površine na vzorcu, ki jo je treba osvetliti, je povezana s povečavo. Večja kot je povečava, manjša je osvetljena površina. Zato je za obsevanje vzorca potreben finejši elektronski žarek. Velikost točke žarka elektronskega žarka, ki ga neposredno oddaja elektronska puška, je večja, koherenca pa je tudi slaba. Za učinkovitejšo uporabo teh elektronov in pridobitev osvetlitvenih elektronskih žarkov z visoko svetlostjo in dobro koherenco, ki ustrezajo potrebam transmisijskih elektronskih mikroskopov pri različnih povečavah, je treba elektronske žarke, ki jih oddaja elektronska puška, dodatno konvergirati, da se zagotovijo različne žarkovne točke. velikost. , približno vzporedni svetlobni žarki. To nalogo običajno opravita dve elektromagnetni leči, imenovani kondenzatorji. Na sliki C1 in C2 predstavljata prvi kondenzator oziroma drugi kondenzator. C1 običajno ostane enak, njegova vloga pa je, da nastavi presečišče elektronskih topov, da zmanjša velikost slike za več kot red velikosti. Poleg tega je v sistemu za osvetljevanje nameščena naprava za nagib žarka, ki lahko zlahka nagne elektronski žarek v območju od 2 stopinj do 3 stopinj, da osvetli vzorec pod različnimi koti nagiba.
2. Sistem za slikanje
Sistem vključuje elektronske optične elemente, kot so komora za vzorce, leča objektiva, vmesno zrcalo, kontrastna diafragma, uklonska diafragma, projekcijska leča itd. Komora za vzorec ima mehanizem, ki zagotavlja, da se vakuum glavnega telesa ne poškoduje med pogostimi menjavami vzorcev . Vzorec se lahko premika v smeri X in Y, da se poišče položaj, ki ga je treba opazovati. Vzporedni elektronski žarek, ki ga pridobi konvergentna leča, obseva vzorec in prenaša informacije, ki odražajo značilnosti vzorca po prehodu skozi vzorec. Elektronska slika se oblikuje pod delovanjem leče objektiva in kontrastne diafragme, nato pa se poveča z vmesnim zrcalom in projekcijsko lečo. Končno elektronsko sliko dobimo na fluorescentnem zaslonu.
Osvetljevalni sistem zagotavlja koherenten osvetljevalni elektronski žarek, ki prenaša strukturne informacije vzorca po prehodu skozi vzorec in se širi v različnih smereh (na primer, ko obstaja skupina kristalnih ploskev, ki ustreza Braggovi enačbi, se lahko ustvarita 2 kota v smer, ki seka vpadni žarek difraktirani žarek). Cilji bodo prišli iz različnih delov vzorca z isto smerjo širjenja. Elektroni konvergirajo v eno točko na zadnji goriščni ravnini in elektroni, ki potujejo v različnih smereh, ustrezno oblikujejo različne točke. Direktni žarek z ničelnim kotom sipanja konvergira v gorišču objektiva in tvori osrednjo točko. Na ta način se oblikuje uklonski vzorec na zadnji goriščni ravnini objektiva. Na slikovni ravnini objektiva se ti elektronski žarki rekombinirajo za koherentno slikanje. S prilagajanjem toka leče vmesne leče se ravnina objekta vmesne leče in zadnja goriščna ravnina leče objektiva ujemata, kar je mogoče prikazati na fluorescentnem zaslonu. Zgoraj dobljeni uklonski vzorec lahko povzroči, da ravnina objekta vmesne leče sovpada s slikovno ravnino leče objektiva, s čimer dobimo mikroskopsko sliko. S sodelovanjem obeh vmesnih ogledal je mogoče dolžino in povečavo kamere prilagoditi v večjem obsegu.
3. Opazovalni studio
Elektronska slika se odraža na fluorescentnem zaslonu. Fluorescentna svetloba je sorazmerna s tokom elektronskega žarka. Za fotografiranje uporabite elektronsko suho ploščo namesto fluorescentnega zaslona. Fotosenzibilnost suhe plošče je povezana z njeno valovno dolžino.
4. Vakuumski sistem
Vakuumski sistem je sestavljen iz mehanske črpalke, oljne difuzijske črpalke, ionske črpalke, instrumenta za merjenje vakuuma in vakuumskega cevovoda. Njegova funkcija je odstranjevanje plina iz tulca leče, tako da mora stopnja vakuuma tulca leče doseči vsaj 10-5 Torr, najboljša stopnja vakuuma pa lahko doseže 10-9-10-10 Torr. Če je vakuum nizek, lahko trki med elektroni in molekulami plina povzročijo sipanje in vplivajo na kontrast. Povzročilo bo tudi visokonapetostno ionizacijo med elektronsko mrežo in anodo, kar bo povzročilo razelektritev med elektrodama. Ostanki plinov lahko tudi razjedajo žarilno nitko in onesnažijo vzorec.
5. Sistem za nadzor moči
Nestabilnost pospeševalne napetosti in magnetnega toka leče lahko povzroči resno kromatsko aberacijo in zmanjša ločljivost elektronskega mikroskopa. Zato sta stabilnost pospeševalne napetosti in toka leče pomembno merilo za merjenje učinkovitosti elektronskega mikroskopa. Vezje TEM je v glavnem sestavljeno iz naslednjih delov: visokonapetostni enosmerni napajalnik, napajalnik za vzbujanje leče, napajalnik z odklonsko tuljavo, napajalnik za ogrevanje žarilne nitke elektronske pištole, krmilno vezje vakuumskega sistema, napajalnik vakuumske črpalke, pogonska naprava kamere in avtomatska osvetlitev vezje.
Poleg tega je veliko visokozmogljivih elektronskih mikroskopov opremljenih z dodatki za skeniranje, energetsko spektroskopijo, spektroskopijo izgube energije elektronov.
