Vrste elektronskih mikroskopov
Elektronske mikroskope lahko razdelimo na transmisijske elektronske mikroskope, vrstične elektronske mikroskope, refleksijske elektronske mikroskope in emisijske elektronske mikroskope glede na njihovo zgradbo in uporabo.
Transmisijski elektronski mikroskopi se pogosto uporabljajo za opazovanje finih materialnih struktur, ki jih običajni mikroskopi ne morejo razločiti;
Vrstični elektronski mikroskopi se večinoma uporabljajo za opazovanje morfologije trdnih površin, lahko pa se kombinirajo tudi z rentgenskimi difraktometri ali spektrometri elektronske energije, da se oblikujejo elektronske mikrosonde za analizo materialne sestave;
Emisijska elektronska mikroskopija se uporablja za preučevanje samoemitiranih elektronskih površin.
(1) Transmisijski elektronski mikroskop
Sestavni deli transmisijskega elektronskega mikroskopa (TEM) vključujejo:
1. Elektronska pištola: oddaja elektrone, sestavljena iz katode, mreže in anode.
2. Zbiralna leča: je elektronska leča, ki koncentrira elektronski žarek in se lahko uporablja za nadzor jakosti osvetlitve in kota zaslonke.
3. Komora za vzorce: postavite vzorec, ki ga želite opazovati, in je opremljena z vrtljivo mizo za spreminjanje kota vzorca ter opremljena z opremo za ogrevanje, hlajenje in drugo.
4. Objektiv: je leča za kratke razdalje z veliko povečavo, njena funkcija pa je povečava elektronske slike. Leča objektiva je ključna za določanje ločljivosti in kakovosti slike transmisijskega elektronskega mikroskopa.
5. Vmesno zrcalo: Je šibka leča s spremenljivo povečavo, njena funkcija pa je ponovna povečava elektronske slike. S prilagajanjem toka vmesnega zrcala lahko za ojačanje izberemo sliko ali vzorec elektronske difrakcije predmeta.
6. Transmisijsko ogledalo: Je močna leča z visoko povečavo, ki se uporablja za dodatno povečavo vmesne slike po drugi povečavi in nato oblikovanje slike na fluorescentnem zaslonu.
7. Sekundarna vakuumska črpalka: vakuumirajte komoro za vzorec.
8. Kamera: uporablja se za snemanje slik. Ker se elektroni zlahka razpršijo ali jih absorbirajo predmeti, je prodorna moč majhna, gostota in debelina vzorca pa vplivata na končno kakovost slike. Pripraviti je treba tanjše ultratanke reze, običajno 50-100 nm.
Zato je treba vzorec obdelati zelo tanko, ko ga opazujemo s transmisijskim elektronskim mikroskopom. Običajno pripravljeno s tankim rezom ali zamrznjenim jedkanjem:
(1) Metoda tankih rezin
Vzorec se običajno fiksira z osmično kislino in glutaraldehidom, vlije z epoksidno smolo in nareže s toplotnim raztezanjem ali spiralnim pogonom. Debelina rezine je 20-50 nm in obarvana s solmi težkih kovin za povečanje kontrasta.
(2) Metoda zamrznjenega jedkanja, znana tudi kot metoda zamrznjenega loma
Ko so bili vzorci zamrznjeni v suhem ledu pri -100 stopinjah ali v tekočem dušiku pri -196 stopinjah, so bili vzorci hitro odrezani s hladnim nožem. Ko se zlomljen vzorec segreje, se led takoj sublimira pod vakuumskimi pogoji, pri čemer se razkrije zlomljena struktura, kar se imenuje jedkanje. Po končanem jedkanju se plast uparjene platine razprši pod kotom 45o na rez, plast ogljika pa pod kotom 90o, da se izboljša kontrast in moč. Vzorec se nato prebavi z raztopino natrijevega hipoklorita, film ogljika in platine pa se odlušči, kar imenujemo kompleksen film, ki lahko razkrije morfologijo jedkane površine vzorca. Slika, pridobljena pod elektronskim mikroskopom, predstavlja strukturo na zlomljeni površini celice v preparatu.
(2) vrstični elektronski mikroskop
Vrstilni elektronski mikroskop (SEM) se je pojavil v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ločljivost pa lahko trenutno doseže 6-10 nm.
Njegov princip delovanja je, da fino fokusiran elektronski žarek, ki ga oddaja elektronska pištola, zadene vzorec skozi dvostopenjsko zbiralno lečo, odklonsko tuljavo in lečo objektiva, skenira površino vzorca in vzbuja sekundarne elektrone. Količina ustvarjenih sekundarnih elektronov je povezana z vpadnim kotom elektronskega žarka, to je povezana s površinsko strukturo vzorca. Ko detektor zbere sekundarne elektrone, jih scintilator pretvori v optične signale, nato pa jih fotopomnoževalna cev in ojačevalnik pretvorita v električne signale za nadzor intenzivnosti elektronskega žarka na fluorescenčnem zaslonu in prikažeta skenirano sliko sinhroniziran z elektronskim žarkom. Slika je tridimenzionalna slika, ki odraža strukturo površine vzorca.
Pred pregledom je treba preparate vrstičnega elektronskega mikroskopa fiksirati, dehidrirati in nato popršiti s plastjo delcev težkih kovin. Težke kovine oddajajo sekundarne elektronske signale pod obstreljevanjem elektronskega žarka.
