Bevezetés az elektronmikroszkóp kompozíciós elvébe
Az elektronmikroszkóp lencsecsőből, vákuumrendszerből és tápegységből áll. A lencsecső főként elektronágyúból, elektronlencséből, mintatartóból, fluoreszkáló képernyőből és kameramechanizmusból áll, amelyeket általában fentről lefelé egy oszlopba állítanak össze; A vákuumrendszer egy mechanikus vákuumszivattyúból, egy diffúziós szivattyúból és egy vákuumszelepből áll, és egy légelszívó csővezetéken keresztül kapcsolódik a lencsecsőhöz; A tápszekrény nagyfeszültségű generátorból, gerjesztőáram-stabilizátorból és különböző beállító vezérlőegységekből áll.
Az elektronlencse az elektronmikroszkóp lencsecsőjének legfontosabb része. A lencsecső tengelyére szimmetrikus térbeli elektromos mezőt vagy mágneses mezőt használ az elektron pályájának a tengelyhez való hajlítására a fókusz kialakításához, ami hasonló az üveg konvex lencsééhez a fénysugár fókuszálásához, ezért az úgynevezett elektronlencse. A legtöbb modern elektronmikroszkóp elektromágneses lencséket használ, és a pólussarukkal ellátott tekercsen áthaladó nagyon stabil egyenáramú gerjesztőáram által generált erős mágneses mező fókuszálja az elektronokat.
Az elektronágyú egy wolframszálas forró katódból, egy rácsból és egy katódból álló alkatrész. Egyenletes sebességgel tud kibocsátani és elektronsugarat alkotni, ezért a gyorsító feszültség stabilitása nem lehet kevesebb, mint egy tízezred.
Az elektronmikroszkóp szerkezet és felhasználás szerint transzmissziós elektronmikroszkópra, pásztázó elektronmikroszkópra, reflexiós elektronmikroszkópra és emissziós elektronmikroszkópra osztható. A transzmissziós elektronmikroszkópot (TEM) gyakran használják a hagyományos mikroszkóppal nem megkülönböztethető finom anyagszerkezet megfigyelésére. A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) elsősorban a szilárd felület morfológiájának megfigyelésére szolgál, és kombinálható röntgendiffraktométerrel vagy elektronenergia-spektrométerrel is. Az elektronmikro az elektronnyalábnak a minta atomjai által történő szóródásával jön létre. A minta vékony vagy kis sűrűségű részében az elektronsugár kevésbé szóródik, így több elektron halad át az objektív membránon és vesz részt a képalkotásban, amitől világosabbnak tűnnek a képen. Éppen ellenkezőleg, a minta vastagabb vagy sűrűbb része sötétebbnek tűnik a képen. Ha a minta túl vastag vagy túl sűrű, akkor a kép kontrasztja romlik, sőt az elektronsugár energiájának elnyelésével megsérül vagy tönkremegy.
A transzmissziós elektronmikroszkóp lencsecsőjének teteje egy elektronágyú. Az elektronokat a wolframszálas forró katód bocsátja ki, és az első és második kondenzátorlencse fókuszálja. Miután az elektronsugár áthaladt a mintán, az objektívlencse leképezi a közbenső tükörre, majd a közbenső tükör és a vetítőtükör lépésről lépésre felerősíti, és leképezi a fluoreszcens képernyőn vagy fényképezőlapon.
A közbenső tükör nagyítása a gerjesztőáram beállításával folyamatosan, több tízszeresről több százezerszeresre változtatható. A közbenső tükör gyújtótávolságának változtatásával ugyanannak a mintának az apró részein elektronmikroszkópos képet és elektrondiffrakciós képet kaphatunk. A vastag fémszeletminták tanulmányozására a franciaországi Dulosban működő Electron Optics Laboratory kifejlesztett egy 3500 kV-os gyorsítófeszültségű ultra-nagyfeszültségű elektronmikroszkópot.
A pásztázó elektronmikroszkóp elektronsugara nem halad át a mintán, hanem csak a minta felületén pásztázva gerjeszti a másodlagos elektronokat. A minta mellett elhelyezett szcintillációs kristály fogadja ezeket a másodlagos elektronokat, és erősítést követően modulálja a képcső elektronnyaláb intenzitását, így változtatja meg a képcső képernyőjén a fényerőt. A képcső terelőtekercse szinkron pásztázást tart az elektronsugárral a minta felületén, így a képcső fluoreszkáló képernyőjén a mintafelület morfológiai képét láthatjuk, ami hasonló az ipari tévékészülékek működési elveihez.
A pásztázó elektronmikroszkóp felbontása elsősorban a minta felületén lévő elektronsugár átmérőjétől függ. A nagyítás a képcső pásztázási amplitúdójának és a mintán lévő pásztázási amplitúdó aránya, amely folyamatosan változtatható több tucatról százezerre. A pásztázó elektronmikroszkóphoz nincs szükség nagyon vékony mintákra; A képnek erős háromdimenziós érzéke van; Az anyag összetétele a másodlagos elektronok, az elnyelt elektronok és az elektronsugár és az anyag kölcsönhatása által generált röntgensugárzás segítségével elemezhető.
A pásztázó elektronmikroszkóp elektronágyúja és kondenzátora majdnem megegyezik a transzmissziós elektronmikroszkópéval, de az elektronnyaláb vékonyabbá tétele érdekében a kondenzátor alá objektívlencsét és asztigmatikus diffúzort adnak, valamint két pásztázási készletet. egymásra merőleges tekercsek is vannak az objektívben. Az objektív alatti mintakamrában egy mozgatható, forgatható és dönthető mintaasztal található.
