Μέθοδοι ταξινόμησης και κατηγορίες ηλεκτρονικών μικροσκοπίων
Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να χωριστούν σε ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης, ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης, ηλεκτρονικά μικροσκόπια ανάκλασης και ηλεκτρονικά μικροσκόπια εκπομπής ανάλογα με τη δομή και τις χρήσεις τους.
Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης χρησιμοποιούνται συχνά για την παρατήρηση μικροσκοπικών δομών υλικών που δεν μπορούν να διακριθούν με τα συνηθισμένα μικροσκόπια. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρατήρηση της μορφολογίας των στερεών επιφανειών και μπορούν επίσης να συνδυαστούν με περιθλασίμετρα ακτίνων Χ ή φασματόμετρα ενέργειας ηλεκτρονίων για να σχηματίσουν ηλεκτρονικά Μικροανιχνευτές χρησιμοποιούνται για ανάλυση σύνθεσης υλικού. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια εκπομπής χρησιμοποιούνται για τη μελέτη επιφανειών ηλεκτρονίων που εκπέμπουν μόνοι τους.
Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης
Ονομάζεται έτσι ώστε η δέσμη ηλεκτρονίων να διεισδύει στο δείγμα και στη συνέχεια χρησιμοποιεί έναν ηλεκτρονικό φακό για να απεικονίσει και να μεγεθύνει την εικόνα. Η διαδρομή φωτός του είναι παρόμοια με αυτή ενός οπτικού μικροσκοπίου και μπορεί να λάβει άμεσα την προβολή ενός δείγματος. Με την αλλαγή του συστήματος φακών του αντικειμενικού φακού μπορεί κανείς να μεγεθύνει απευθείας την εικόνα στο εστιακό σημείο του αντικειμενικού φακού. Από αυτό μπορεί κανείς να λάβει εικόνες περίθλασης ηλεκτρονίων. Αυτή η εικόνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της κρυσταλλικής δομής του δείγματος. Σε αυτόν τον τύπο ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, η αντίθεση των λεπτομερειών της εικόνας σχηματίζεται από τη σκέδαση της δέσμης ηλεκτρονίων από τα άτομα του δείγματος. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια πρέπει να ταξιδέψουν μέσα από το δείγμα, το δείγμα πρέπει να είναι πολύ λεπτό. Το πάχος του δείγματος καθορίζεται από τα ατομικά βάρη των ατόμων που αποτελούν το δείγμα, την τάση στην οποία επιταχύνονται τα ηλεκτρόνια και την επιθυμητή ανάλυση. Το πάχος του δείγματος μπορεί να ποικίλλει από μερικά νανόμετρα έως αρκετά μικρόμετρα. Όσο μεγαλύτερο είναι το ατομικό βάρος και όσο χαμηλότερη είναι η τάση, τόσο πιο λεπτό πρέπει να είναι το δείγμα. Το λεπτότερο ή χαμηλότερης πυκνότητας τμήμα του δείγματος έχει λιγότερη σκέδαση δέσμης ηλεκτρονίων, επομένως περισσότερα ηλεκτρόνια περνούν από το άνοιγμα του αντικειμενικού φακού και συμμετέχουν στην απεικόνιση, κάνοντας την εικόνα να φαίνεται πιο φωτεινή. Αντίθετα, παχύτερα ή πυκνότερα μέρη του δείγματος θα φαίνονται πιο σκούρα στην εικόνα. Εάν το δείγμα είναι πολύ παχύ ή πυκνό, η αντίθεση της εικόνας θα επιδεινωθεί και μπορεί ακόμη και να καταστραφεί ή να καταστραφεί απορροφώντας την ενέργεια της δέσμης ηλεκτρονίων.
Η ανάλυση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι {{0}},1~0,2nm και η μεγέθυνση είναι δεκάδες χιλιάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια διασκορπίζονται ή απορροφώνται εύκολα από αντικείμενα, η ισχύς διείσδυσης είναι χαμηλή και πρέπει να προετοιμαστούν λεπτότερα εξαιρετικά λεπτά τμήματα (συνήθως 50 έως 100 nm).
Η κορυφή της κάννης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι ένα όπλο ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται από την καυτή κάθοδο του νήματος βολφραμίου και διέρχονται από τον πρώτο και τον δεύτερο συμπυκνωτή για να εστιάσουν τη δέσμη ηλεκτρονίων. Αφού η δέσμη ηλεκτρονίων περάσει μέσα από το δείγμα, απεικονίζεται στο ενδιάμεσο κάτοπτρο από τον αντικειμενικό φακό και στη συνέχεια ενισχύεται σταδιακά από το ενδιάμεσο κάτοπτρο και τον καθρέφτη προβολής και απεικονίζεται στη φθορίζουσα οθόνη ή στη φωτογραφική ξηρή πλάκα. Το ενδιάμεσο κάτοπτρο προσαρμόζει κυρίως το ρεύμα διέγερσης και η μεγέθυνση μπορεί να αλλάζει συνεχώς από δεκάδες φορές σε εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Με την αλλαγή της εστιακής απόστασης του ενδιάμεσου κατόπτρου, μπορούν να ληφθούν εικόνες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και εικόνες περίθλασης ηλεκτρονίων σε μικροσκοπικά μέρη του ίδιου δείγματος. .
ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης
Η δέσμη ηλεκτρονίων ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης δεν διέρχεται από το δείγμα, αλλά εστιάζει μόνο τη δέσμη ηλεκτρονίων σε μια μικρή περιοχή του δείγματος όσο το δυνατόν περισσότερο και στη συνέχεια σαρώνει το δείγμα γραμμή προς γραμμή. Τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια προκαλούν τη διέγερση δευτερευόντων ηλεκτρονίων από την επιφάνεια του δείγματος. Αυτό που παρατηρεί το μικροσκόπιο είναι τα ηλεκτρόνια που διασκορπίζονται από κάθε σημείο. Ο κρύσταλλος σπινθηρισμού που τοποθετείται δίπλα στο δείγμα λαμβάνει αυτά τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια και τα ενισχύει για να διαμορφώσει την ένταση της δέσμης ηλεκτρονίων του σωλήνα εικόνας, αλλάζοντας έτσι τη φωτεινότητα στη φθορίζουσα οθόνη του σωλήνα εικόνας. Η εικόνα είναι μια τρισδιάστατη εικόνα, που αντανακλά την επιφανειακή δομή του δείγματος. Το πηνίο εκτροπής του σωλήνα εικόνας συνεχίζει να σαρώνει ταυτόχρονα με τη δέσμη ηλεκτρονίων στην επιφάνεια του δείγματος, έτσι ώστε η φθορίζουσα οθόνη του σωλήνα εικόνας να εμφανίζει την τοπογραφική εικόνα της επιφάνειας του δείγματος, η οποία είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας της βιομηχανικής τηλεόρασης. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια σε ένα τέτοιο μικροσκόπιο δεν χρειάζεται να μεταδοθούν μέσω του δείγματος, η τάση στην οποία επιταχύνονται δεν χρειάζεται να είναι πολύ υψηλή.
Η ανάλυση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης καθορίζεται κυρίως από τη διάμετρο της δέσμης ηλεκτρονίων στην επιφάνεια του δείγματος. Η μεγέθυνση είναι η αναλογία του πλάτους σάρωσης στο σωλήνα εικόνας προς το πλάτος σάρωσης στο δείγμα και μπορεί να ποικίλλει συνεχώς από δεκάδες φορές έως εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης δεν απαιτούν πολύ λεπτά δείγματα. οι εικόνες έχουν ισχυρό τρισδιάστατο αποτέλεσμα. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν πληροφορίες όπως δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, ηλεκτρόνια απορρόφησης και ακτίνες Χ που παράγονται από την αλληλεπίδραση μεταξύ δέσμης ηλεκτρονίων και ουσιών για να αναλύσουν τη σύνθεση των ουσιών.
Η κατασκευή των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων σάρωσης βασίζεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρονίων και ύλης. Όταν μια δέσμη προσπίπτοντος ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας βομβαρδίζει την επιφάνεια ενός υλικού, η διεγερμένη περιοχή θα παράγει δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, ηλεκτρόνια Auger, χαρακτηριστικές ακτίνες Χ και ακτίνες Χ συνεχούς φάσματος, οπισθοσκεδασμένα ηλεκτρόνια, μεταδιδόμενα ηλεκτρόνια και ορατά, υπεριώδη και υπέρυθρο φως. ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται στην περιοχή. Ταυτόχρονα, μπορούν επίσης να δημιουργηθούν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, δονήσεις πλέγματος (φωνόνια) και ταλαντώσεις ηλεκτρονίων (πλάσμα).
