Az elektronmikroszkópok osztályozási módszerei és kategóriái
Az elektronmikroszkópok felépítésük és felhasználásuk szerint transzmissziós elektronmikroszkópokra, pásztázó elektronmikroszkópokra, reflexiós elektronmikroszkópokra és emissziós elektronmikroszkópokra oszthatók.
Transzmissziós elektronmikroszkópokat gyakran használnak olyan apró anyagszerkezetek megfigyelésére, amelyek közönséges mikroszkópokkal nem különböztethetők meg; a pásztázó elektronmikroszkópokat elsősorban a szilárd felületek morfológiájának megfigyelésére használják, és kombinálhatók röntgendiffraktométerekkel vagy elektronenergia-spektrométerekkel is, hogy elektronokat képezzenek. A mikroszondákat anyagösszetétel-elemzésre használják; emissziós elektronmikroszkópokat az önkibocsátó elektronfelületek vizsgálatára használnak.
Transzmissziós elektronmikroszkóp
Nevét arról kapta, hogy az elektronsugár áthatol a mintán, majd elektronlencsét használ a kép leképezésére és nagyítására. Fényútja hasonló az optikai mikroszkópéhoz, és közvetlenül megkapja a minta vetületét. Az objektív lencserendszerének megváltoztatásával közvetlenül nagyítható a kép az objektív fókuszpontjában. Ebből elektrondiffrakciós képeket kaphatunk. Ez a kép felhasználható a minta kristályszerkezetének elemzésére. Az ilyen típusú elektronmikroszkópban a képrészletek kontrasztja az elektronnyalábnak a minta atomjai általi szórásával jön létre. Mivel az elektronoknak át kell haladniuk a mintán, a mintának nagyon vékonynak kell lennie. A minta vastagságát a mintát alkotó atomok atomtömege, az elektronok gyorsulásának feszültsége és a kívánt felbontás határozza meg. A minta vastagsága néhány nanométertől több mikrométerig változhat. Minél nagyobb az atomtömeg és minél kisebb a feszültség, annál vékonyabbnak kell lennie a mintának. A minta vékonyabb vagy kisebb sűrűségű részén kisebb az elektronsugár szórása, így több elektron halad át az objektívlencse apertúráján és vesz részt a képalkotásban, így a kép világosabbnak tűnik. Ezzel szemben a minta vastagabb vagy sűrűbb részei sötétebbnek tűnnek a képen. Ha a minta túl vastag vagy sűrű, akkor a kép kontrasztja romlik, sőt az elektronsugár energiájának elnyelésével akár meg is sérülhet vagy megsemmisülhet.
Egy transzmissziós elektronmikroszkóp felbontása {{0}},1-0,2 nm, a nagyítás pedig több tízezer-százezerszeres. Mivel az elektronokat a tárgyak könnyen szétszórják vagy elnyelik, a behatolási teljesítmény alacsony, ezért vékonyabb ultravékony metszeteket kell készíteni (általában 50-100 nm).
A transzmissziós elektronmikroszkóp csövének teteje egy elektronágyú. Az elektronokat a wolframszálas forró katód bocsátja ki, és az első és a második kondenzátoron áthaladva fókuszálja az elektronnyalábot. Miután az elektronsugár áthaladt a mintán, az objektívlencse leképezi a közbenső tükörre, majd fokozatosan felerősíti a közbenső tükörrel és a vetítőtükörrel, és leképezi a fluoreszcens képernyőn vagy fényképészeti száraz lemezen. A közbenső tükör elsősorban a gerjesztőáramot állítja be, a nagyítás pedig folyamatosan változtatható a több tucatszorostól a százezerszeresig. A közbenső tükör gyújtótávolságának változtatásával ugyanannak a mintának az apró részein elektronmikroszkópos képeket és elektrondiffrakciós képeket kaphatunk. .
pásztázó elektronmikroszkóp
A pásztázó elektronmikroszkóp elektronsugara nem halad át a mintán, hanem csak a minta egy kis területére fókuszálja az elektronsugarat, amennyire csak lehetséges, majd soronként pásztázza a mintát. A beeső elektronok szekunder elektronokat gerjesztenek a minta felületéről. A mikroszkóp az egyes pontokból szétszórt elektronokat figyeli meg. A minta mellett elhelyezett szcintillációs kristály fogadja ezeket a másodlagos elektronokat, és felerősíti őket, hogy modulálja a képcső elektronnyaláb intenzitását, ezáltal megváltoztassa a képcső fluoreszcens képernyőjének fényerejét. A kép egy háromdimenziós kép, amely a próbatest felületi szerkezetét tükrözi. A képcső eltérítő tekercse a minta felületén lévő elektronsugárral szinkronban pásztáz, így a képcső fluoreszcens képernyőjén a minta felületének topográfiai képe jelenik meg, ami hasonló az ipari televízió működési elvéhez. Mivel egy ilyen mikroszkópban az elektronokat nem kell a mintán keresztül továbbítani, a feszültségnek, amelyen felgyorsítják őket, nem kell nagyon magasnak lennie.
A pásztázó elektronmikroszkóp felbontását elsősorban a minta felületén lévő elektronnyaláb átmérője határozza meg. A nagyítás a képcső pásztázási amplitúdójának és a minta pásztázási amplitúdójának aránya, és folyamatosan változhat több tucatszorostól több százezerszeresig. A pásztázó elektronmikroszkópok nem igényelnek nagyon vékony mintákat; a képek erős háromdimenziós hatást fejtenek ki; az anyagok összetételének elemzéséhez olyan információkat használhatnak fel, mint a másodlagos elektronok, abszorpciós elektronok és az elektronsugarak és az anyagok közötti kölcsönhatás által generált röntgensugárzás.
A pásztázó elektronmikroszkópok felépítése az elektronok és az anyag közötti kölcsönhatáson alapul. Amikor egy nagy energiájú beeső elektronsugár bombázza az anyag felületét, a gerjesztett terület másodlagos elektronokat, Auger-elektronokat, karakterisztikus röntgensugarakat és folytonos spektrumú röntgensugarakat, visszaszórt elektronokat, átvitt elektronokat és látható, ultraibolya és infravörös fény. a területen keletkező elektromágneses sugárzás. Ugyanakkor elektron-lyuk párok, rácsrezgések (fononok) és elektronoszcillációk (plazma) is létrehozhatók.
