Elektron mikroskobunun bileşim ilkesine giriş
Elektron mikroskobu bir mercek haznesinden, bir vakum sisteminden ve bir güç kabininden oluşur. Mercek çerçevesi esas olarak, genellikle yukarıdan aşağıya bir sütun halinde monte edilen elektron tabancası, elektron merceği, numune tutucu, floresan ekran ve kamera mekanizmasından oluşur; Vakum sistemi, mekanik bir vakum pompası, bir difüzyon pompası ve bir vakum valfinden oluşur ve bir hava çıkarma boru hattı yoluyla mercek haznesine bağlanır; Güç kabini, yüksek gerilim jeneratörü, uyarma akımı dengeleyicisi ve çeşitli ayar kontrol ünitelerinden oluşur.
Elektron merceği, elektron mikroskobunun mercek haznesinin en önemli parçasıdır. Işık ışınını odaklamak için cam dışbükey merceğinkine benzer şekilde, odak oluşturmak üzere elektron yörüngesini eksene doğru bükmek için mercek namlusunun eksenine simetrik bir uzamsal elektrik alanı veya manyetik alan kullanır; bu nedenle buna denir. elektron merceği. Çoğu modern elektron mikroskobu elektromanyetik lensler kullanır ve kutup pabuçlu bir bobinden geçen çok kararlı bir DC uyarma akımının ürettiği güçlü manyetik alan elektronları odaklar.
Elektron tabancası, tungsten filamanlı sıcak katot, ızgara ve katottan oluşan bir bileşendir. Eşit hızda bir elektron ışını yayabilir ve oluşturabilir, bu nedenle hızlanma voltajının stabilitesinin on binde birinden az olmaması gerekir.
Elektron mikroskobu, yapısına ve kullanımına göre transmisyon elektron mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, yansıma elektron mikroskobu ve emisyon elektron mikroskobu olarak ayrılabilir. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM), sıradan mikroskoplarla ayırt edilemeyen ince malzeme yapısını gözlemlemek için sıklıkla kullanılır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) esas olarak katı yüzeyin morfolojisini gözlemlemek için kullanılır ve ayrıca X-ışını difraktometresi veya elektron enerji spektrometresi ile birleştirilebilir. Elektron mikrosu, elektron ışınının numunenin atomları tarafından saçılmasıyla oluşur. Numunenin ince veya düşük yoğunluklu kısmında elektron ışını daha az saçılır, böylece daha fazla elektron objektif diyaframdan geçer ve görüntülemeye katılır, bu da onların görüntüde daha parlak görünmesini sağlar. Aksine, numunenin daha kalın veya daha yoğun olan kısmı görüntüde daha koyu görünür. Numune çok kalın veya çok yoğunsa, görüntünün kontrastı bozulacak ve hatta elektron ışınının enerjisi emilerek zarar görecek veya yok olacaktır.
Transmisyon elektron mikroskobunun mercek haznesinin üst kısmı bir elektron tabancasıdır. Elektronlar tungsten filament sıcak katot tarafından yayılır ve birinci ve ikinci yoğunlaştırıcı mercekler tarafından odaklanır. Elektron ışını numunenin içinden geçtikten sonra objektif merceği tarafından ara ayna üzerinde görüntülenir ve daha sonra ara ayna ve projeksiyon aynası tarafından adım adım güçlendirilerek floresan ekran veya fotoğraf plakası üzerinde görüntülenir.
Ara aynanın büyütülmesi, uyarma akımının ayarlanmasıyla sürekli olarak birkaç on kattan birkaç yüz bin kata kadar değiştirilebilir. Ara aynanın odak uzaklığı değiştirilerek aynı numunenin çok küçük bir kısmında elektron mikroskobik görüntüsü ve elektron kırınım görüntüsü elde edilebilir. Kalın metal dilim numunelerini incelemek için Fransa'nın Dulos kentindeki Elektron Optik Laboratuvarı tarafından 3500 kV hızlanma voltajına sahip ultra yüksek voltajlı bir elektron mikroskobu geliştirildi.
Taramalı elektron mikroskobunun elektron ışını numunenin içinden geçmez, yalnızca ikincil elektronları uyarmak için numunenin yüzeyini tarar. Numunenin yanına yerleştirilen sintilasyon kristali bu ikincil elektronları alır ve amplifikasyondan sonra resim tüpünün elektron ışın yoğunluğunu modüle eder, böylece resim tüpünün ekranının parlaklığını değiştirir. Resim tüpünün saptırma bobini, numune yüzeyindeki elektron ışınıyla senkron taramayı sürdürür, böylece resim tüpünün floresan ekranı, endüstriyel TV setlerinin çalışma prensibine benzer şekilde numune yüzeyinin morfolojik görüntüsünü gösterir.
Taramalı elektron mikroskobunun çözünürlüğü esas olarak numune yüzeyindeki elektron ışınının çapına bağlıdır. Büyütme, resim tüpü üzerindeki tarama genliğinin örnek üzerindeki tarama genliğine oranıdır ve sürekli olarak onlarca defadan yüz binlerce defaya kadar değişebilmektedir. Taramalı elektron mikroskobu çok ince numunelere ihtiyaç duymaz; Görüntünün güçlü bir üç boyutlu anlamı var; Maddenin bileşimi, ikincil elektronlar, emilen elektronlar ve elektron ışını ile madde arasındaki etkileşimin ürettiği X ışınlarının bilgileri kullanılarak analiz edilebilir.
Taramalı elektron mikroskobunun elektron tabancası ve yoğunlaştırıcısı, transmisyon elektron mikroskobununkilerle hemen hemen aynıdır, ancak elektron ışınını daha ince hale getirmek için, yoğunlaştırıcının altına bir objektif mercek ve bir astigmatik difüzör eklenir ve iki tarama seti bulunur. Objektif merceğin içine birbirine dik bobinler de yerleştirilmiştir. Objektif merceğin altındaki numune haznesine hareket edebilen, dönebilen ve eğilebilen bir numune masası yerleştirilmiştir.
