Elektronimikroskooppien luokitusmenetelmät ja luokat
Elektronimikroskoopit voidaan jakaa rakenteen ja käyttötarkoituksensa mukaan transmissioelektronimikroskooppeihin, pyyhkäisyelektronimikroskooppeihin, heijastuselektronimikroskooppeihin ja emissioelektronimikroskooppeihin.
Transmissioelektronimikroskooppeja käytetään usein tarkkailemaan pieniä materiaalirakenteita, joita ei voida erottaa tavallisilla mikroskoopeilla; pyyhkäisyelektronimikroskooppeja käytetään pääasiassa kiinteiden pintojen morfologian tarkkailuun, ja ne voidaan myös yhdistää röntgendiffraktometreihin tai elektronienergiaspektrometreihin elektronien muodostamiseksi Mikrokoettimia käytetään materiaalin koostumusanalyysiin; emissioelektronimikroskooppeja käytetään itsesäteilevien elektronipintojen tutkimiseen.
Transmissioelektronimikroskooppi
Se on nimetty siitä, että elektronisäde tunkeutuu näytteeseen ja käyttää sitten elektronilinssiä kuvan kuvaamiseen ja suurentamiseen. Sen valopolku on samanlainen kuin optisen mikroskoopin, ja se voi saada suoraan näytteen projektion. Objektiivin linssijärjestelmää vaihtamalla voidaan suoraan suurentaa kuvaa objektiivin polttopisteessä. Tästä voidaan saada elektronidiffraktiokuvia. Tätä kuvaa voidaan käyttää analysoimaan näytteen kiderakennetta. Tämän tyyppisessä elektronimikroskoopissa kuvan yksityiskohtien kontrasti muodostuu elektronisuihkun sironnasta näytteen atomeilla. Koska elektronien täytyy kulkea näytteen läpi, näytteen on oltava hyvin ohut. Näytteen paksuuden määräävät näytteen muodostavien atomien atomipainot, jännite, jolla elektronit kiihtyvät, ja haluttu resoluutio. Näytteen paksuus voi vaihdella muutamasta nanometristä useisiin mikrometreihin. Mitä suurempi atomipaino ja pienempi jännite, sitä ohuempi näytteen tulee olla. Näytteen ohuemmassa tai pienemmän tiheyden osassa on vähemmän elektronisäteen sirontaa, joten enemmän elektroneja kulkee objektiivilinssin aukon läpi ja osallistuu kuvantamiseen, jolloin kuva näyttää kirkkaammalta. Sitä vastoin näytteen paksummat tai tiheämmät osat näyttävät tummemmilta kuvassa. Jos näyte on liian paksu tai tiheä, kuvan kontrasti heikkenee ja voi jopa vaurioitua tai tuhoutua absorboimalla elektronisäteen energiaa.
Transmissioelektronimikroskoopin resoluutio on {{0}},1-0,2 nm ja suurennus kymmenistä tuhansista satoihin tuhansiin kertoja. Koska esineet siroavat tai absorboivat elektronit helposti, tunkeutumisteho on alhainen ja ohuempia ultraohuita osia on valmistettava (yleensä 50-100 nm).
Transmissioelektronimikroskoopin piipun yläosa on elektronitykki. Elektronit emittoivat volframifilamentin kuumakatodista ja kulkevat ensimmäisen ja toisen lauhduttimen läpi elektronisäteen fokusoimiseksi. Kun elektronisäde on kulkenut näytteen läpi, objektiivilinssi kuvaa sen välipeilillä, minkä jälkeen välipeili ja projektiopeili vahvistaa sitä vähitellen ja kuvataan fluoresoivalle näytölle tai valokuvauskuivalevylle. Välipeili säätelee pääasiassa viritysvirtaa, ja suurennusta voidaan jatkuvasti muuttaa kymmenistä kertoista satoihin tuhansiin kertoja. Välipeilin polttoväliä muuttamalla voidaan saada elektronimikroskopiakuvia ja elektronidiffraktiokuvia saman näytteen pienistä osista. .
pyyhkäisevä elektronimikroskooppi
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin elektronisäde ei kulje näytteen läpi, vaan vain fokusoi elektronisuihkun pienelle alueelle näytteestä niin paljon kuin mahdollista ja skannaa sitten näytteen rivi riviltä. Tulevat elektronit saavat sekundäärielektronien virittymään näytteen pinnalta. Mikroskoopin havaitsemat elektronit ovat hajallaan jokaisesta pisteestä. Näytteen viereen sijoitettu tuikekide vastaanottaa nämä toissijaiset elektronit ja vahvistaa niitä moduloimaan kuvaputken elektronisuihkun intensiteettiä, mikä muuttaa kuvaputken fluoresoivan näytön kirkkautta. Kuva on kolmiulotteinen kuva, joka heijastaa näytteen pintarakennetta. Kuvaputken poikkeutuskela jatkaa pyyhkäisyä synkronisesti näytteen pinnalla olevan elektronisuihkun kanssa siten, että kuvaputken fluoresoiva näyttö näyttää näytepinnan topografisen kuvan, joka on samanlainen kuin teollisuustelevision toimintaperiaate. Koska tällaisessa mikroskoopissa olevien elektronien ei tarvitse siirtyä näytteen läpi, jännitteen, jolla niitä kiihdytetään, ei tarvitse olla kovin korkea.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin resoluutio määräytyy pääasiassa näytteen pinnalla olevan elektronisuihkun halkaisijan mukaan. Suurennus on kuvaputken skannausamplitudin suhde näytteen skannausamplitudiin, ja se voi vaihdella jatkuvasti kymmenistä kertoista satoihin tuhansiin kertoja. Pyyhkäisyelektronimikroskoopit eivät vaadi kovin ohuita näytteitä; kuvilla on vahva kolmiulotteinen vaikutus; he voivat käyttää elektronisuihkun ja aineiden välisen vuorovaikutuksen tuottamia tietoja, kuten sekundäärielektroneja, absorptioelektroneja ja röntgensäteitä, analysoidakseen aineiden koostumusta.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppien rakenne perustuu elektronien ja aineen väliseen vuorovaikutukseen. Kun suurienergisten saapuvien elektronien säde pommittaa materiaalin pintaa, virittynyt alue tuottaa sekundaarielektroneja, Auger-elektroneja, tunnusomaisia röntgensäteitä ja jatkuvan spektrin röntgensäteitä, takaisinsironneita elektroneja, läpäiseviä elektroneja sekä näkyvää, ultravioletti- ja infrapunavalo. alueella syntyvää sähkömagneettista säteilyä. Samalla voidaan tuottaa myös elektroni-reikä-pareja, hilavärähtelyjä (fononeja) ja elektronivärähtelyjä (plasma).
