Avantaj nan mikwoskopi elektwonik kont mikwoskopi limyè
Elektwon mikwoskòp optik mikwoskòp imaj resanblans prensip ak diferans
Mikwoskòp elèktron se yon enstriman ki ranplase gwo bout bwa limyè ak lantiy optik ak gwo bout bwa elèktron ak lantiy elèktron dapre prensip optik elèktron, pou yo ka imajine estrikti a byen nan matyè anba agrandisman trè wo.
Pouvwa rezolisyon yon mikwoskòp elèktron eksprime pa ti distans ant de pwen adjasan ke li ka rezoud. Nan ane 1970 yo, mikwoskòp elèktron transmisyon yo te gen yon rezolisyon apeprè 0.3 nanomèt (je imen an gen yon pouvwa rezolisyon apeprè 0.1 milimèt). Koulye a, maksimòm agrandisman mikwoskòp elèktron se plis pase 3 milyon fwa, ak agrandisman maksimòm mikwoskòp optik se apeprè 2000 fwa, kidonk atòm yo nan sèten metal lou ak lasi atomik byen ranje nan kristal ka dirèkteman obsève atravè mikwoskòp elèktron.
An 1931, Knorr-Bremse ak Ruska nan Almay te modifye yon osiloskòp wo-vòltaj ak yon sous elèktron dechaj katod frèt ak twa lantiy elèktron, epi yo te jwenn yon imaj agrandi plis pase dis fwa, ki te konfime posibilite pou agrandi imaj pa yon mikwoskòp elèktron. . . An 1932, apre amelyorasyon Ruska a, pouvwa rezolisyon mikwoskòp elèktron la te rive nan 50 nanomèt, ki te apeprè dis fwa pouvwa rezolisyon mikwoskòp optik la nan moman sa a, kidonk mikwoskòp elèktron la te kòmanse atire atansyon moun.
Nan ane 194 0 yo, Hill nan peyi Etazini konpanse pou asimetri wotasyon nan lantiy elektwon an ak yon astigmatis, ki te fè yon nouvo zouti nan pouvwa rezolisyon mikwoskòp elèktron la epi piti piti rive nan nivo modèn. Nan Lachin, yon mikwoskòp elèktron transmisyon ak yon rezolisyon nan 3 nanomèt te devlope avèk siksè an 1958, ak yon mikwoskòp elektwonik gwo echèl ak yon rezolisyon nan 0.3 nanomèt te fè nan 1979.
Malgre ke pouvwa rezolisyon nan mikwoskòp elèktron se byen lwen pi bon pase sa yo ki nan mikwoskòp optik, li difisil yo obsève òganis vivan paske mikwoskòp elèktron bezwen travay nan kondisyon vakyòm, ak iradyasyon nan reyon elèktron pral lakòz tou radyasyon domaj nan echantiyon byolojik. Lòt pwoblèm, tankou amelyorasyon nan klète zam elèktron ak bon jan kalite lantiy elèktron, bezwen plis etidye tou.
Pouvwa rezolisyon an se yon endikatè enpòtan nan mikwoskòp elèktron, ki gen rapò ak ang kòn ensidan an ak longèdonn gwo bout bwa elèktron ki pase nan echantiyon an. Longèdonn limyè vizib la se apeprè 300 a 700 nanomèt, pandan ke longèdonn gwo bout bwa elèktron an gen rapò ak vòltaj akselere a. Lè vòltaj akselere a se 50-100 kV, longèdonn nan gwo bout bwa elèktron se apeprè 0.0053-0.0037 nm. Depi longèdonn gwo bout bwa elèktron an pi piti anpil pase longèdonn limyè vizib la, menm si ang kòn gwo bout bwa elèktron se sèlman 1 pousan nan yon mikwoskòp optik, pouvwa rezolisyon yon mikwoskòp elèktron toujou pi siperyè pase sa. nan yon mikwoskòp optik.
Mikwoskòp elèktron la konsiste de twa pati: tib lantiy la, sistèm vakyòm ak kabinè ekipman pou pouvwa a. Barik lantiy la sitou gen ladan zam elèktron, lantiy elèktron, detantè echantiyon, ekran fliyoresan ak mekanis kamera, ki anjeneral reyini nan yon silenn soti anwo jouk anba; se sistèm nan vakyòm ki konpoze de ponp vakyòm mekanik, ponp difizyon ak valv vakyòm, elatriye tiyo gaz la konekte ak barik lantiy la; kabinè ekipman pou pouvwa a konpoze de yon dèlko wo-vòltaj, yon estabilize aktyèl eksitasyon ak divès kalite ajisteman ak inite kontwòl.
Lantiy elèktron se yon pati enpòtan nan barik mikwoskòp elèktron. Li itilize yon jaden elektrik espasyal oswa jaden mayetik simetrik aks barik la pou pliye trajectoire elèktron nan aks la pou fòme konsantre. Fonksyon li sanble ak yon lantiy konvèks vè pou konsantre gwo bout bwa a, kidonk li rele yon lantiy elèktron. . Pifò mikwoskòp elèktron modèn sèvi ak lantiy elektwomayetik, ki konsantre elektwon yo pa yon gwo jaden mayetik ki te pwodwi pa yon aktyèl trè estab eksitasyon DC atravè yon bobin ak yon soulye poto.
Zam elèktron a se yon eleman ki konpoze de yon katod chod filaman tengstèn, yon kadriyaj ak yon katod. Li ka emèt ak fòme yon gwo bout bwa elèktron ak vitès inifòm, kidonk estabilite nan vòltaj la akselere se pa mwens pase 1/10, 000.
Mikwoskòp elèktron yo ka divize an mikwoskòp elèktron transmisyon, mikwoskòp elektwon optik, mikwoskòp elèktron refleksyon ak mikwoskòp elèktron emisyon dapre estrikti yo ak itilizasyon yo. Mikwoskòp elèktron transmisyon yo souvan itilize pou obsève estrikti materyèl amann sa yo ki pa ka distenge pa mikwoskòp òdinè; mikwoskòp elèktron optik yo sitou itilize pou obsève mòfoloji sifas solid, epi yo ka konbine tou ak difractomètr X-ray oswa espektwomèt enèji elektwon pou fòme elektwon. Microprobes pou analiz konpozisyon materyèl; Mikwoskopi Elektwon Emisyon pou etid sifas elektwon ki emèt pwòp tèt yo.
Yo rele mikwoskòp elèktron pwojeksyon an apre gwo bout bwa a elèktron penetre echantiyon an epi sèvi ak lantiy elèktron pou imajine ak agrandi. Chemen optik li sanble ak yon mikwoskòp optik. Nan mikwoskòp elèktron sa a, kontras detay imaj yo kreye pa gaye gwo bout bwa elèktron pa atòm echantiyon an. Pati ki pi mens oswa mwens dans nan echantiyon an, gwo bout bwa a elèktron gaye mwens, kidonk plis elektwon pase nan ouvèti objektif la, patisipe nan D la, epi parèt pi klere nan imaj la. Kontrèman, pi epè oswa pi dans pati nan echantiyon an parèt pi fonse nan imaj la. Si echantiyon an twò epè oswa twò dans, kontras imaj la pral deteryore oswa menm domaje oswa detwi lè w absòbe enèji gwo bout bwa a elèktron.
Tèt la nan tib la mikwoskòp elèktron transmisyon se zam nan elèktron, elektwon yo emèt pa katòd la tengstèn filaman cho, pase nan lazè a, ak dezyèm de lantiy yo kondansateur konsantre gwo bout bwa a elèktron. Apre yo fin pase nan echantiyon an, gwo bout bwa elèktron la imajine sou glas entèmedyè a pa lantiy objektif la, ak Lè sa a, elaji etap pa etap nan glas la entèmedyè ak glas la pwojeksyon, ak Lè sa a, imaj sou ekran an fliyoresan oswa plak sèk fotografi.
Iwa entèmedyè a sitou ajiste aktyèl la eksitasyon, ak agrandisman an ka kontinyèlman chanje soti nan dè dizèn de fwa a dè santèn de milye de fwa; pa chanje longè fokal nan glas entèmedyè a, imaj mikwoskòp elèktron ak imaj diffraction elèktron ka jwenn sou ti pati nan menm echantiyon an. . Yo nan lòd yo etidye pi epè echantiyon metal, laboratwa franse Dulos Electron Optics te devlope yon mikwoskòp elektwon ultra-wo vòltaj ak yon vòltaj akselere nan 3500 kV. Scanning Electron Microscope Estrikti Schematic
Gwo bout bwa elèktron nan yon mikwoskòp elektwon optik pa pase nan echantiyon an, men sèlman analize sifas echantiyon an pou eksite elektwon segondè. Yon kristal scintillation mete akote echantiyon an resevwa elektwon segondè sa yo epi li modil entansite gwo bout bwa elèktron tib foto a apre anplifikasyon, kidonk chanje klète sou ekran tib foto a. Jug la devyasyon nan tib la foto kenbe optik synchrone ak gwo bout bwa elèktron sou sifas echantiyon an, se konsa ke ekran an fliyoresan nan tib la foto montre imaj la topografik nan sifas echantiyon an, ki se menm jan ak prensip la k ap travay nan televizyon endistriyèl.
Se rezolisyon an nan yon mikwoskòp elektwon optik sitou detèmine pa dyamèt la nan gwo bout bwa a elèktron sou sifas la nan echantiyon an. Agrandisman an se rapò anplitid la optik sou tib la foto ak anplitid la optik sou echantiyon an, ki ka kontinyèlman chanje soti nan dè dizèn de fwa a dè santèn de milye de fwa. Scanning mikwoskòp elèktron pa mande pou echantiyon trè mens; imaj la gen yon gwo efè twa dimansyon; li ka analize konpozisyon matyè a lè l sèvi avèk enfòmasyon tankou elektwon segondè, elektwon absòbe ak reyon X ki te pwodwi pa entèraksyon travès elèktron ak matyè.
Zam elèktron ak kondansasyon nan mikwoskòp elektwon optik la se apeprè menm jan ak sa yo ki nan mikwoskòp elèktron transmisyon an, men yo nan lòd yo fè gwo bout bwa a elektwon pi mens, yo ajoute yon lantiy objektif ak yon astigmatis anba kondansasyon an, ak de seri elektwon optik. ki pèpandikilè youn ak lòt yo enstale andedan lantiy objektif la. bobin. Chanm echantiyon an anba lantiy objektif la kay echantiyon etap la ki ka deplase, vire ak panche.
