Elektronu mikroskopa sastāvs
Elektronu mikroskopa sastāvs
Galvenās sastāvdaļas ir:
Elektronu avots: katods, kas atbrīvo brīvos elektronus, un gredzenveida anods, kas paātrina elektronus. Sprieguma starpībai starp katodu un anodu jābūt ļoti lielai, parasti no tūkstošiem voltu līdz 3 miljoniem voltu.
Elektrons: izmanto elektronu fokusēšanai. Parasti tiek izmantotas magnētiskās lēcas, un dažreiz tiek izmantotas elektrostatiskās lēcas. Elektronu lēcas funkcija ir tāda pati kā optiskajai lēcai optiskajā mikroskopā. Optiskās lēcas fokuss ir fiksēts, savukārt elektroniskajam objektīvam var regulēt fokusu, tāpēc elektroniskajam mikroskopam nav tādas kustīgas lēcu sistēmas kā optiskajam mikroskopam.
Vakuuma ierīce: vakuuma ierīce, ko izmanto, lai mikroskopā uzturētu vakuuma stāvokli, lai elektroni netiktu absorbēti vai novirzīti savā ceļā.
Paraugu plaukts: paraugu var stabili novietot uz paraugu plaukta. Turklāt bieži vien ir ierīces, ar kurām var mainīt paraugu (piemēram, pārvietošanu, rotēšanu, sildīšanu, dzesēšanu, stiepšanu utt.).
Detektors: signāls vai sekundārais signāls, ko izmanto elektronu savākšanai. Parauga projekciju var tieši iegūt, izmantojot transmisijas elektronu mikroskopu (TEM). Šajā mikroskopā elektroni iziet cauri paraugam, tāpēc paraugam jābūt ļoti plānam. Paraugu veidojošo atomu svars, paātrinājuma elektronu spriegums un vēlamā izšķirtspēja nosaka parauga biezumu. Parauga biezums var būt no dažiem nanometriem līdz dažiem mikroniem. Jo lielāks atomu svars un zemāks spriegums, jo plānākam paraugam jābūt.
Mainot objektīva lēcu sistēmu, var tieši palielināt objektīva fokusa punkta attēlu. No tā var iegūt elektronu difrakcijas attēlus. Izmantojot šo attēlu, var analizēt parauga kristāla struktūru.
Enerģijas filtrētā transmisijas elektronu mikroskopā (EFTEM) cilvēki mēra elektronu ātruma izmaiņas, kad tie iet cauri paraugam. No tā mēs varam secināt parauga ķīmisko sastāvu, piemēram, ķīmisko elementu sadalījumu paraugā.
Elektronu mikroskopa attīstības kurss
1931. gadā vācieši M. Noels un E. Ruska modificēja augstsprieguma osciloskopu ar aukstā katoda izlādes elektronu avotu un trīs elektronu lēcām un ieguva attēlus, kas tika palielināti vairāk nekā desmit reizes. Viņi izgudroja transmisijas elektronu mikroskopu, apstiprinot iespēju palielināt attēlu ar elektronu mikroskopu. 1932. gadā pēc Ruska uzlabojumiem elektronu mikroskopa izšķirtspējas spēja sasniedza 50 nanometrus, aptuveni desmit reizes pārsniedzot toreizējā optiskā mikroskopa izšķirtspējas spēju, pārkāpjot optiskā mikroskopa izšķirtspējas robežu. Tāpēc elektronu mikroskops sāka pievērst uzmanību. 1940. gados ASV Hils izmantoja astigmatizatoru, lai kompensētu elektronu lēcas rotācijas asimetriju, tādējādi radot jaunu izrāvienu elektronu mikroskopa izšķirtspējā un pakāpeniski sasniedzot mūsdienīgu līmeni. Ķīnā 1958. gadā veiksmīgi tika izstrādāts transmisijas elektronu mikroskops ar izšķirtspēju 3 nanometri. 1979. gadā tika izstrādāts liels elektronu mikroskops ar 0,3 nanometru izšķirtspēju.
Elektronu mikroskopa uzbūves princips
Elektronu mikroskops sastāv no objektīva cilindra, vakuuma sistēmas un barošanas skapja. Objektīva cilindrā galvenokārt ir iekļautas tādas sastāvdaļas kā elektronu lielgabals, elektronu lēca, parauga turētājs, dienasgaismas ekrāns un fotografēšanas mehānisms. Šīs sastāvdaļas parasti tiek saliktas kolonnā no augšas uz leju; Vakuuma sistēma sastāv no mehāniskā vakuumsūkņa, difūzijas sūkņa, vakuuma vārsta utt., un tā ir savienota ar lēcas cilindru caur gaisa nosūkšanas cauruli; Strāvas skapis sastāv no augstsprieguma ģeneratora, ierosmes strāvas stabilizatora un dažādiem regulēšanas un vadības blokiem.
Elektronu lēca ir vissvarīgākā sastāvdaļa elektronu mikroskopa objektīva cilindrā. Tas izmanto telpisku elektrisko vai magnētisko lauku, kas ir simetrisks objektīva cilindra asij, lai saliektu elektronu trajektoriju pret asi, veidojot fokusu. Tās funkcija ir līdzīga stikla izliektai lēcai, lai fokusētu gaismas staru, tāpēc to sauc par elektronu lēcu. Lielākajā daļā mūsdienu elektronu mikroskopu tiek izmantotas elektromagnētiskās lēcas, kas fokusē elektronus ar spēcīgu magnētisko lauku, ko rada stabila līdzstrāvas ierosmes strāva, kas plūst caur spoli ar polu kurpēm.
Elektronu lielgabals ir sastāvdaļa, kas sastāv no volframa stieples karstā katoda, aizbīdņa elektroda un katoda. Tas var izstarot un veidot elektronu staru ar vienmērīgu ātrumu, tāpēc paātrinājuma sprieguma stabilitātei ir jābūt ne mazākai par 1/10000.
