Εισαγωγή στις Αρχές Απεικόνισης της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Μετάδοσης
Η δομή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης αποτελείται από δύο μέρη: το κύριο μέρος είναι το σύστημα φωτισμού, το σύστημα απεικόνισης και το στούντιο παρατήρησης. το βοηθητικό μέρος είναι το σύστημα κενού και το ηλεκτρικό σύστημα.
1. Σύστημα φωτισμού
Το σύστημα χωρίζεται σε δύο μέρη: όπλο ηλεκτρονίων και συμπυκνωτή. Ένα όπλο ηλεκτρονίων αποτελείται από ένα νήμα (κάθοδος), ένα πλέγμα και μια άνοδο. Το θερμαντικό νήμα εκπέμπει μια δέσμη ηλεκτρονίων. Όταν εφαρμόζεται τάση στην άνοδο, τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται. Η διαφορά δυναμικού μεταξύ ανόδου και καθόδου είναι η συνολική τάση επιτάχυνσης. Τα επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια με ενέργεια εκτοξεύονται από οπές στην πλάκα ανόδου. Η ενέργεια της εκπεμπόμενης δέσμης ηλεκτρονίων σχετίζεται με την τάση επιτάχυνσης και το πλέγμα παίζει τον ρόλο του ελέγχου του σχήματος της δέσμης ηλεκτρονίων. Η δέσμη ηλεκτρονίων έχει μια ορισμένη γωνία απόκλισης. Μετά τη ρύθμιση του συμπυκνωτικού φακού, μπορεί να φανεί μια παράλληλη δέσμη ηλεκτρονίων με μικρή ή και μηδενική γωνία απόκλισης. Η πυκνότητα ρεύματος (ρεύμα δέσμης) της δέσμης ηλεκτρονίων μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας το ρεύμα του φακού συμπυκνωτή.
Το μέγεθος της περιοχής στο δείγμα που πρέπει να φωτιστεί σχετίζεται με τη μεγέθυνση. Όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση, τόσο μικρότερη είναι η φωτισμένη περιοχή. Επομένως, απαιτείται μια λεπτότερη δέσμη ηλεκτρονίων για την ακτινοβολία του δείγματος. Το μέγεθος κηλίδας δέσμης της δέσμης ηλεκτρονίων που εκπέμπεται απευθείας από το πιστόλι ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερο και η συνοχή είναι επίσης φτωχή. Προκειμένου να χρησιμοποιηθούν αυτά τα ηλεκτρόνια πιο αποτελεσματικά και να ληφθούν δέσμες ηλεκτρονίων φωτισμού με υψηλή φωτεινότητα και καλή συνοχή για την κάλυψη των αναγκών ηλεκτρονικών μικροσκοπίων μετάδοσης σε διαφορετικές μεγεθύνσεις, οι δέσμες ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από το πιστόλι ηλεκτρονίων πρέπει να συγκλίνουν περαιτέρω για να παρέχουν διαφορετικές κηλίδες δέσμης. Μέγεθος. , περίπου παράλληλες δέσμες φωτισμού. Αυτή η εργασία συνήθως επιτυγχάνεται από δύο ηλεκτρομαγνητικούς φακούς που ονομάζονται συμπυκνωτές. Στο σχήμα, τα C1 και C2 αντιπροσωπεύουν τον πρώτο συμπυκνωτή και τον δεύτερο συμπυκνωτή, αντίστοιχα. Το C1 συνήθως παραμένει το ίδιο και ο ρόλος του είναι να ρυθμίσει την τομή των πυροβόλων ηλεκτρονίων για να μειώσει το μέγεθος της εικόνας περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Επιπλέον, στο σύστημα φωτισμού είναι εγκατεστημένη μια συσκευή κλίσης δέσμης, η οποία μπορεί εύκολα να γείρει τη δέσμη ηλεκτρονίων στην περιοχή από 2 μοίρες έως 3 μοίρες για να φωτίσει το δείγμα σε διαφορετικές γωνίες κλίσης.
2. Σύστημα απεικόνισης
Το σύστημα περιλαμβάνει ηλεκτρονικά οπτικά στοιχεία όπως θάλαμο δείγματος, αντικειμενικό φακό, ενδιάμεσο κάτοπτρο, διάφραγμα αντίθεσης, διάφραγμα περίθλασης, φακό προβολής κ.λπ. . Το δείγμα μπορεί να μετακινηθεί προς τις κατευθύνσεις Χ και Υ προκειμένου να βρεθεί η θέση που πρέπει να παρατηρηθεί. Η παράλληλη δέσμη ηλεκτρονίων που λαμβάνεται από τον συγκλίνοντα φακό ακτινοβολεί το δείγμα και μεταφέρει πληροφορίες που αντικατοπτρίζουν τα χαρακτηριστικά του δείγματος αφού περάσει από το δείγμα. Η ηλεκτρονική εικόνα σχηματίζεται υπό τη δράση του αντικειμενικού φακού και του διαφράγματος αντίθεσης και στη συνέχεια μεγεθύνεται από τον ενδιάμεσο καθρέφτη και τον φακό προβολής. Η τελική ηλεκτρονική εικόνα λαμβάνεται σε φθορίζουσα οθόνη.
Το σύστημα φωτισμού παρέχει μια συνεκτική φωτεινή δέσμη ηλεκτρονίων, η οποία μεταφέρει τις δομικές πληροφορίες του δείγματος αφού περάσει μέσα από το δείγμα και διαδίδεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις (για παράδειγμα, όταν υπάρχει μια κρυσταλλική ομάδα όψεων που ικανοποιεί την εξίσωση Bragg, μπορούν να δημιουργηθούν 2 γωνίες σε την κατεύθυνση που τέμνει τη δέσμη περίθλασης της προσπίπτουσας δέσμης). Οι στόχοι θα προέρχονται από διαφορετικά μέρη του δείγματος με την ίδια κατεύθυνση διάδοσης. Τα ηλεκτρόνια συγκλίνουν σε ένα μόνο σημείο στο πίσω εστιακό επίπεδο και τα ηλεκτρόνια που ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις σχηματίζουν ανάλογα σημεία. Μια άμεση δέσμη μηδενικής γωνίας σκέδασης συγκλίνει στο εστιακό σημείο του αντικειμενικού στόχου, σχηματίζοντας ένα κεντρικό σημείο. Με αυτόν τον τρόπο, σχηματίζεται ένα σχέδιο περίθλασης στο πίσω εστιακό επίπεδο του αντικειμενικού φακού. Στο επίπεδο εικόνας του αντικειμενικού φακού, αυτές οι δέσμες ηλεκτρονίων ανασυνδυάζονται για συνεκτική απεικόνιση. Με τη ρύθμιση του ρεύματος του φακού του ενδιάμεσου φακού, συμπίπτουν το επίπεδο αντικειμένου του ενδιάμεσου φακού και το πίσω εστιακό επίπεδο του αντικειμενικού φακού, το οποίο μπορεί να εμφανιστεί στη φθορίζουσα οθόνη. Το σχέδιο περίθλασης που λήφθηκε παραπάνω μπορεί να κάνει το επίπεδο αντικειμένου του ενδιάμεσου φακού να συμπίπτει με το επίπεδο εικόνας του αντικειμενικού φακού, λαμβάνοντας έτσι μια μικροσκοπική εικόνα. Μέσω της συνεργασίας των δύο ενδιάμεσων κατόπτρων, το μήκος και η μεγέθυνση της κάμερας μπορούν να ρυθμιστούν σε μεγαλύτερο εύρος.
3. Στούντιο παρατήρησης
Η ηλεκτρονική εικόνα αντανακλάται στη φθορίζουσα οθόνη. Το φως φθορισμού είναι ανάλογο με το ρεύμα της δέσμης ηλεκτρονίων. Χρησιμοποιήστε μια ηλεκτρονική στεγνή πλάκα αντί για μια φθορίζουσα οθόνη για να τραβήξετε φωτογραφίες. Η φωτοευαίσθητη ικανότητα της ξηρής πλάκας σχετίζεται με το μήκος κύματος της.
4. Σύστημα κενού
Το σύστημα κενού αποτελείται από μηχανική αντλία, αντλία διάχυσης λαδιού, αντλία ιόντων, όργανο μέτρησης κενού και αγωγό κενού. Η λειτουργία του είναι να αφαιρεί το αέριο στο βαρέλι του φακού, έτσι ώστε ο βαθμός κενού του κυλίνδρου του φακού πρέπει να φτάσει τουλάχιστον το 10-5 Torr και ο καλύτερος βαθμός κενού μπορεί να φτάσει το 10-9-10-10 Torr. Εάν το κενό είναι χαμηλό, οι συγκρούσεις μεταξύ ηλεκτρονίων και μορίων αερίου μπορεί να προκαλέσουν σκέδαση και να επηρεάσουν την αντίθεση. Θα προκαλέσει επίσης ιονισμό υψηλής τάσης μεταξύ του πλέγματος ηλεκτρονίων και της ανόδου, προκαλώντας εκφόρτιση μεταξύ των ηλεκτροδίων. Τα υπολειμματικά αέρια μπορούν επίσης να διαβρώσουν το νήμα και να μολύνουν το δείγμα.
5. Σύστημα ελέγχου ισχύος
Η αστάθεια της επιταχυνόμενης τάσης και του μαγνητικού ρεύματος του φακού μπορεί να προκαλέσει σοβαρή χρωματική εκτροπή και να μειώσει την ανάλυση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Επομένως, η σταθερότητα της επιταχυνόμενης τάσης και του ρεύματος του φακού είναι ένα σημαντικό κριτήριο για τη μέτρηση της απόδοσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Το κύκλωμα TEM αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα μέρη: τροφοδοτικό DC υψηλής τάσης, τροφοδοτικό διέγερσης φακού, τροφοδοτικό πηνίου εκτροπής, τροφοδοτικό θέρμανσης με νήμα ηλεκτρονίων, κύκλωμα ελέγχου συστήματος κενού, τροφοδοτικό αντλίας κενού, συσκευή κίνησης κάμερας και αυτόματη έκθεση κύκλωμα.
Επιπλέον, πολλά ηλεκτρονικά μικροσκόπια υψηλής απόδοσης είναι εξοπλισμένα με εξαρτήματα σάρωσης, φασματοσκοπία ενέργειας, φασματοσκοπία απώλειας ενέργειας ηλεκτρονίων.
