Ievads pārraides elektronu mikroskopijas attēlveidošanas principos
Transmisijas elektronu mikroskopa struktūra sastāv no divām daļām: galvenā daļa ir apgaismojuma sistēma, attēlveidošanas sistēma un novērošanas studija; palīgdaļa ir vakuuma sistēma un elektriskā sistēma.
1. Apgaismojuma sistēma
Sistēma ir sadalīta divās daļās: elektronu lielgabals un kondensators. Elektronu lielgabals sastāv no kvēldiega (katoda), režģa un anoda. Sildīšanas kvēldiegs izstaro elektronu kūli. Kad anodam tiek pielikts spriegums, elektroni tiek paātrināti. Potenciālā atšķirība starp anodu un katodu ir kopējais paātrinājuma spriegums. Paātrināti elektroni ar enerģiju tiek izmesti no caurumiem anoda plāksnē. Izstarotā elektronu stara enerģija ir saistīta ar paātrinājuma spriegumu, un režģim ir elektronu stara formas kontroles loma. Elektronu staram ir noteikts diverģences leņķis. Pēc kondensatora lēcas regulēšanas ir redzams paralēls elektronu stars ar nelielu vai pat nulles novirzes leņķi. Elektronu stara strāvas blīvumu (staru strāvu) var regulēt, regulējot kondensatora lēcas strāvu.
Apgaismojamā parauga laukuma lielums ir saistīts ar palielinājumu. Jo lielāks palielinājums, jo mazāks ir apgaismotais laukums. Tāpēc parauga apstarošanai ir nepieciešams smalkāks elektronu stars. Elektronu lielgabala tieši izstarotā elektronu staru kūļa vietas izmērs ir lielāks, un arī saskaņotība ir slikta. Lai efektīvāk izmantotu šos elektronus un iegūtu apgaismojuma elektronu starus ar augstu spilgtumu un labu koherenci, lai apmierinātu transmisijas elektronu mikroskopu vajadzības dažādos palielinājumos, elektronu lielgabala emitētie elektronu stari ir jāturpina konverģēt, lai nodrošinātu dažādus staru punktus. Izmērs. , aptuveni paralēli apgaismojuma stari. Šo uzdevumu parasti veic divas elektromagnētiskās lēcas, ko sauc par kondensatoriem. Attēlā C1 un C2 apzīmē attiecīgi pirmo kondensatoru un otro kondensatoru. C1 parasti paliek nemainīgs, un tā uzdevums ir iestatīt elektronu lielgabalu krustpunktu, lai samazinātu attēla izmēru par vairāk nekā vienu kārtu. Turklāt apgaismojuma sistēmā ir uzstādīta staru kūļa slīpuma ierīce, kas var viegli noliekt elektronu staru diapazonā no 2 grādiem līdz 3 grādiem, lai apgaismotu paraugu dažādos slīpuma leņķos.
2. Attēlveidošanas sistēma
Sistēmā ir iekļauti elektroniskie optiskie elementi, piemēram, parauga kamera, objektīva lēca, starpspogulis, kontrasta diafragma, difrakcijas diafragma, projekcijas lēca utt. Paraugu kamerai ir mehānisms, kas nodrošina, ka biežas parauga maiņas laikā netiek bojāts galvenā korpusa vakuums. . Paraugu var pārvietot X un Y virzienā, lai atrastu novērojamo pozīciju. Paralēlais elektronu stars, ko iegūst konverģējošā lēca, apstaro paraugu un nes informāciju, kas atspoguļo parauga īpašības pēc tam, kad tas iziet cauri paraugam. Elektroniskais attēls tiek veidots objektīva lēcas un kontrasta diafragmas ietekmē, un pēc tam to palielina starpposma spogulis un projekcijas lēca. Galīgais elektroniskais attēls tiek iegūts uz fluorescējoša ekrāna.
Apgaismojuma sistēma nodrošina koherentu apgaismojošu elektronu staru kūli, kas nes parauga strukturālo informāciju pēc tam, kad tas iziet cauri paraugam, un izplatās dažādos virzienos (piemēram, ja ir kristāla virsmu grupa, kas atbilst Braga vienādojumam, var tikt ģenerēti 2 leņķi). virziens, kas šķērso krītošo staru izkliedēto staru). Mērķi nāks no dažādām parauga daļām ar vienādu izplatīšanās virzienu. Elektroni saplūst vienā vietā aizmugurējā fokusa plaknē, un elektroni, kas pārvietojas dažādos virzienos, attiecīgi veido dažādus plankumus. Tiešs nulles izkliedes leņķa stars saplūst objektīva fokusa punktā, veidojot centrālo punktu. Tādā veidā objektīva aizmugurējā fokusa plaknē tiek veidots difrakcijas modelis. Objektīva attēla plaknē šie elektronu stari rekombinējas saskaņotai attēlveidošanai. Pielāgojot starplēcas objektīva strāvu, starpobjektīva objekta plakne un objektīva objektīva aizmugurējā fokusa plakne sakrīt, ko var attēlot fluorescējošā ekrānā. Iepriekš iegūtais difrakcijas modelis var likt starplēcas objekta plaknei sakrist ar objektīva attēla plakni, tādējādi iegūstot mikroskopisku attēlu. Sadarbojoties diviem starpspoguļiem, kameras garumu un palielinājumu var regulēt lielākā diapazonā.
3. Novērošanas studija
Elektroniskais attēls tiek atspoguļots fluorescējošajā ekrānā. Luminiscences gaisma ir proporcionāla elektronu stara strāvai. Lai uzņemtu attēlus, izmantojiet elektronisku sauso plāksni, nevis fluorescējošu ekrānu. Sausās plāksnes gaismas jutības spēja ir saistīta ar tās viļņa garumu.
4. Vakuuma sistēma
Vakuuma sistēma sastāv no mehāniskā sūkņa, eļļas difūzijas sūkņa, jonu sūkņa, vakuuma mērinstrumenta un vakuuma cauruļvada. Tās funkcija ir noņemt gāzi no objektīva cilindra, lai objektīva cilindra vakuuma pakāpei ir jāsasniedz vismaz 10-5 Torr, bet vislabākā vakuuma pakāpe var sasniegt 10-9-10-10 Torr. Ja vakuums ir zems, sadursmes starp elektroniem un gāzes molekulām var izraisīt izkliedi un ietekmēt kontrastu. Tas arī izraisīs augstsprieguma jonizāciju starp elektronu režģi un anodu, izraisot starpelektrodu izlādi. Atlikušās gāzes var arī korozēt kvēldiegu un piesārņot paraugu.
5. Jaudas kontroles sistēma
Paātrinošā sprieguma un objektīva magnētiskās strāvas nestabilitāte var izraisīt nopietnu hromatisko aberāciju un samazināt elektronu mikroskopa izšķirtspēju. Tāpēc paātrinājuma sprieguma un lēcas strāvas stabilitāte ir svarīgs kritērijs elektronu mikroskopa veiktspējas mērīšanai. TEM ķēde galvenokārt sastāv no šādām daļām: augstsprieguma līdzstrāvas barošanas avots, objektīva ierosmes barošanas avots, novirzes spoles barošanas avots, elektronu lielgabala kvēldiega sildīšanas barošanas avots, vakuuma sistēmas vadības ķēde, vakuuma sūkņa barošanas avots, kameras piedziņas ierīce un automātiskā ekspozīcija. ķēde.
Turklāt daudzi augstas veiktspējas elektronu mikroskopi ir aprīkoti ar skenēšanas piederumiem, enerģijas spektroskopiju, elektronu enerģijas zudumu spektroskopiju.
