Fordele ved elektronmikroskopi i forhold til optisk mikroskopi
Selvom opløsningen af elektronmikroskop er langt bedre end optisk mikroskop, er det vanskeligt at observere levende organismer, fordi det skal arbejde under vakuum, og bestrålingen af elektronstråler vil få de biologiske prøver til at lide af bestrålingsskader. Andre problemer, såsom lysstyrken af elektronkanonen og forbedringen af kvaliteten af elektronlinsen skal også fortsætte med at studere.
Opløsningskraften er et vigtigt indeks for elektronmikroskopet, som er relateret til kegleindfaldsvinklen og bølgelængden af elektronstrålen gennem prøven. Bølgelængden af synligt lys er omkring 300 til 700 nanometer, og elektronstrålens bølgelængde er relateret til accelerationsspændingen. Når accelerationsspændingen er 50 til 100 kV, er elektronstrålens bølgelængde omkring 0,0053 til 0,0037 nanometer. Da elektronstrålens bølgelængde er meget mindre end bølgelængden af synligt lys, så selvom elektronstrålens keglevinkel kun er 1 % af det optiske mikroskop, er elektronmikroskopets opløsningsevne stadig langt bedre end det optiske. mikroskop.
Elektronmikroskop består af tre dele: spejlrør, vakuumsystem og strømforsyningsskab. Løbet har hovedsageligt en elektronkanon, elektronlinse, prøveholder, fluorescerende skærm og kameramekanisme og andre komponenter, disse komponenter er normalt samlet fra top til bund i en søjle; vakuumsystemet består af en mekanisk vakuumpumpe, diffusionspumper og vakuumventiler osv., og gennem pumperørledningen forbundet med spejlets cylinder; strømforsyningskabinet består af en højspændingsgenerator, magnetiseringsstrømstabilisatoren og en række regulatoriske kontrolenheder.
Elektronlinsen er en vigtig del af elektronmikroskopets cylinder, den er symmetrisk til aksen af tønden af rummets elektriske felt eller magnetfelt, således at elektronen sporer til aksen for dannelsen af fokuseringen af glassets konvekse rolle linse til at gøre rollen som strålen af lys fokusering svarer til rollen af linsen, så det kaldes en elektron linse. De fleste moderne elektronmikroskoper bruger elektromagnetiske linser, ved en meget stabil DC excitationsstrøm gennem spolen med en polsko genereret af det stærke magnetfelt for at fokusere elektronerne.
Elektronkanonen er en komponent bestående af en wolfram varm katode, en gate og en katode. Det udsender og danner en elektronstråle med ensartet hastighed, så stabiliteten af accelerationsspændingen er påkrævet at være ikke mindre end en del ud af ti tusind.
Elektronmikroskoper kan kategoriseres i transmissionselektronmikroskoper, scanningselektronmikroskoper, refleksionselektronmikroskoper og emissionselektronmikroskoper i henhold til deres struktur og anvendelse. Transmissionselektronmikroskop bruges ofte til at observere dem med almindelige mikroskoper, der ikke kan skelne materialets fine struktur; scanning elektronmikroskop bruges hovedsageligt til at observere morfologien af faste overflader, men også med røntgendiffraktometeret eller elektronspektrometeret kombineret til at danne en elektronmikroprobe, der bruges til analyse af materialesammensætningen; emissionselektronmikroskop til undersøgelse af overfladen af selvemissionen af elektroner.
Elektronstrålen i et scanningselektronmikroskop passerer ikke gennem prøven, men scanner kun prøvens overflade for at excitere sekundære elektroner. En scintillationskrystal placeret ved siden af prøven modtager disse sekundære elektroner, som forstærkes for at modulere intensiteten af elektronstrålen i CRT'en, og dermed ændre lysstyrken på CRT'ens fluorescerende skærm. CRT'ens afbøjningsspole er synkroniseret med elektronstrålen på overfladen af prøven, så CRT'ens fluorescerende skærm viser et topografisk billede af prøveoverfladen, som ligner arbejdsprincippet for industrielle tv-apparater.
Opløsningen af et scanningselektronmikroskop bestemmes hovedsageligt af diameteren af elektronstrålen på prøveoverfladen. Forstørrelsen er forholdet mellem scanningsamplituden på røret og scanningsamplituden på prøven, som kan varieres kontinuerligt fra titusinder til hundredtusindvis af gange. Scanningelektronmikroskoper kræver ikke meget tynde prøver; billedet har en stærk følelse af tredimensionalitet; og kan analysere sammensætningen af et stof ved at bruge information såsom sekundære elektroner, absorberede elektroner og røntgenstråler genereret af elektronstrålens interaktion med stoffet.
Scanningelektronmikroskop elektronkanon og spotting spejl og transmissionselektronmikroskop er mere eller mindre det samme, men for at gøre elektronstrålen mere fin, tilføjes i spotting-spejlet under objektivlinsen, og dispergeren, i objektivlinsen er også udstyret med to sæt vinkelret på hinanden inde i scanningsspolen. Prøvekammeret under objektivlinsen er udstyret med et prøvetrin, der kan flyttes, drejes og vippes.
