Analiza in uporaba elektronskega mikroskopa v nanomaterialih
Kot pove že ime, je mikroskop instrument, ki se uporablja za povečavo drobnih predmetov za opazovanje. Skozi elektronski optični sistem, sestavljen iz treh elektromagnetnih leč, se elektronski žarek usmeri v majhen elektronski žarek približno nekaj nm, da obseva površino preskušanca. Končna leča je opremljena z skenirno tuljavo, ki se uporablja predvsem za odklon elektronskega žarka, tako da lahko skenira dvodimenzionalni prostor na preskušancu, ta skener pa je sinhroniziran s skeniranjem na katodnem žarku (CRT) . Ko elektronski žarek zadene Sekundarni elektroni (sekundarni elektroni) in odbiti elektroni se vzbujajo med preskušanjem preskušanca. Ko detektor zazna te elektrone, se signal prek ojačevalnika pošlje na CRT. Ker je tok na skenirni tuljavi sinhroniziran s tokom slikovne cevi, signal, ki nastane na kateri koli točki na površini preskušanca, ustreza slikovni cevi. Zato je preskusni kos analitični instrument, ki lahko izrazi topografijo in značilnosti površine eno za drugo s pomočjo sinhronega slikanja. Elektronski mikroskopi so razdeljeni na več tipov, ustrezen izbor pa je narejen glede na potrebe. Tudi ločljivost ali povečava slike, ki jo ustvarijo različne mikroskopske tehnologije, je različna, kot so: vrstični elektronski mikroskop SEM, transmisijski elektronski mikroskop TEM, skenirajoči transmisijski elektronski mikroskop STM, mikroskop na atomsko silo AFM itd.
Lastnosti materiala preizkušanca so prav tako zelo pomemben del, ki ga v bistvu določajo trije dejavniki: strukturna sestava in vezava, da bi opazovali majhno merilo in nato razvili elektronski mikroskop, ta orodja so omejena na površino materiala , in ne more zagotoviti notranjih informacij gradiva. Informacije o strukturni sestavi in vezavi, vendar morajo znanstveniki o materialih poznati strukturno sestavo in informacije o vezi znotraj materiala, zato ima transmisijski elektronski mikroskop TEM visokoenergijske elektrone (100kM~1MeV), ki vodijo elektronski žarek v preskušanec skozi Po vzorcu zaradi interakcije Coulombove potencialne energije med elektroni in atomi znotraj vzorca ne pride do izgube energije, kar je splošno znano kot pojav "elastičnega sipanja". Iz elastičnega in neelastičnega sipanja elektronov lahko pridobimo informacije o notranji mikrostrukturi in atomski strukturi. Elastično razpršeni in neelastično razpršeni elektroni bodo prikazani na slikovni ravnini skozi lečo objektiva. Vnos elektronskega žarka z različnimi energijami bo vplival na prostornino preskušanca in razmerje je sorazmerno. Ko je napetost visoka, pride nekaj sekundarnih elektronov iz pod 0,2 μm od površine (debelina lista sljude). Zato je treba za opazovanje polimernega materiala, kot je nanometer, uporabiti nižjo napetost, da ne izgubite informacij na zgornji površini, vendar bodite pozorni na učinek razelektritve na neprevodni preskušanec.
Vpliv površine preskušanca na EDS, če je sam preskušanec SEM kovinski ali ima dobro prevodnost, ga je mogoče neposredno zaznati brez predhodne obdelave. Če pa je neprevodnik, mora biti na površini prevlečen s kovinskim filmom debeline 50-200Å. Kovinski film mora biti enakomerno prevlečen na površini, da ne poškodujete površine preskušanca. Kovinska folija je običajno zlata ali Au. - Pd zlitina ali platina. Pogosteje uporabljeni postopki priprave preskušanca vključujejo: rezanje, čiščenje, vdelavo, brušenje, poliranje, erozijo, prašno lakiranje, pozlačevanje itd. Velike preizkušance je treba razrezati na ustrezne velikosti za opazovanje, medtem ko je treba majhne preizkušance vgrajen za opazovanje. Pri pripravi preizkušancev SEM je treba upoštevati nekatera načela: treba je razkriti položaj, ki ga je treba analizirati, prevodnost površine mora biti dobra, vsebovati morajo toplotno odporne, tekoče ali gelaste snovi, da se prepreči izhlapevanje, neprevodne površine je treba pozlatiti, ker ne moremo določiti materialnih elementov. Izvor, delež signala, ki ga ustvarijo povratno sipani elektroni, analiziramo kvalitativno in kvantitativno z analizo karakteristik, ki jih oddaja preskušanec.
Drugi elektronski mikroskop, TEM, ne more samo opazovati dislokacijske strukture v kristalu in po obdelavi ter toplotni obdelavi, temveč tudi neposredno opazovati nastanek sekundarnih kristalov, zavijanje, rekristalizacijo, lezenje in dislokacijo v večfaznih kristalih. Številni pojavi, ki so tesno povezani z mehanskimi lastnostmi snovi, kot je interakcija z oborinami, elektronski žarek medsebojno deluje s preskušancem, tvori uklonski vzorec na zadnji goriščni ravnini za lečo objektiva in ustvari povečano sliko na sliki. letalo. . Pri delovanju elektronskega mikroskopa se vmesno zrcalo pogosto fokusira na goriščno ravnino ali slikovno ravnino za lečo objektiva s spreminjanjem toka vmesnega zrcala, nato pa se opazuje uklonski vzorec oziroma povečana slika. Dve sliki, ki nastaneta zaradi različnih pogojev uklona različnih delov preskušanca, obsevanega z elektronskim žarkom, sta slika svetlega polja in slika temnega polja. Razlika med njima je v tem, da zaslonka leče objektiva blokira elektronski žarek (ali direktni elektronski žarek), prepusti le neposrednemu elektronskemu žarku skozi slikanje (uklonski elektronski žarek), opazujte in fotografirajte tridimenzionalno strukturo ali rez na površina preizkušanca, posebej primerna za raziskave bioloških vzorcev, vendar z elektroni Strelja skozi predmete, ki razkrivajo njihovo notranje stanje. TEM lahko analizira značilnosti, majhne kot 1 Å, pod pogojem, da mora biti vzorec narezan z debelino, ki ne presega 1000 Å. Zato TEM ne more prikazati povečane slike komarja, lahko pa razkrije virus, skrit v celicah žuželk.
