El principio de composición del microscopio electrónico.
El microscopio electrónico consta de tres partes: el cilindro de la lente, el sistema de vacío y el gabinete de la fuente de alimentación. El cilindro de la lente incluye principalmente cañones de electrones, lentes de electrones, portamuestras, pantallas fluorescentes y mecanismos de cámara. Estos componentes generalmente se ensamblan en una columna de arriba a abajo; el sistema de vacío está compuesto por bombas de vacío mecánicas, bombas de difusión y válvulas de vacío. El gasoducto está conectado con el cilindro de la lente; el armario de potencia está compuesto por un generador de alta tensión, un estabilizador de corriente de excitación y varias unidades de control de ajuste.
La lente electrónica es la parte más importante del cuerpo de la lente del microscopio electrónico. Utiliza un campo eléctrico espacial o un campo magnético simétrico al eje del cilindro de la lente para doblar la pista de electrones hacia el eje para formar un foco. Su función es similar a la de una lente convexa de vidrio para enfocar el haz, por eso se le llama electrón. lente. La mayoría de los microscopios electrónicos modernos utilizan lentes electromagnéticos, que enfocan los electrones a través de un fuerte campo magnético generado por una corriente de excitación de CC muy estable que pasa a través de una bobina con zapatas polares.
El cañón de electrones es un componente que consta de un cátodo caliente de filamento de tungsteno, una rejilla y un cátodo. Puede emitir y formar un haz de electrones con una velocidad uniforme, por lo que se requiere que la estabilidad del voltaje de aceleración no sea inferior a una diezmilésima.
Los microscopios electrónicos se pueden dividir en microscopios electrónicos de transmisión, microscopios electrónicos de barrido, microscopios electrónicos de reflexión y microscopios electrónicos de emisión según sus estructuras y usos. Los microscopios electrónicos de transmisión se utilizan a menudo para observar las estructuras de materiales finos que no se pueden resolver con microscopios ordinarios; Los microscopios electrónicos de barrido se utilizan principalmente para observar la morfología de superficies sólidas, y también se pueden combinar con difractómetros de rayos X o espectrómetros de energía de electrones para formar microesferas electrónicas. Las microesferas se forman por la dispersión del haz de electrones por los átomos de la muestra. La parte más delgada o de menor densidad de la muestra tiene menos dispersión del haz de electrones, por lo que pasan más electrones a través del diafragma del objetivo y participan en la formación de imágenes, y aparecen más brillantes en la imagen. Por el contrario, las partes más gruesas o más densas de la muestra aparecen más oscuras en la imagen. Si la muestra es demasiado gruesa o demasiado densa, el contraste de la imagen se deteriorará, o incluso se dañará o destruirá al absorber la energía del haz de electrones.
La parte superior del cilindro de la lente del microscopio electrónico de transmisión es un cañón de electrones. Los electrones son emitidos por el cátodo caliente de tungsteno y los haces de electrones son enfocados por los condensadores primero y segundo. Después de pasar a través de la muestra, el haz de electrones se refleja en el espejo intermedio por la lente del objetivo, y luego se amplía paso a paso a través del espejo intermedio y el espejo de proyección, y luego se refleja en la pantalla fluorescente o la placa fotocoherente.
El aumento del espejo intermedio se puede cambiar continuamente desde decenas de veces hasta cientos de miles de veces, principalmente mediante el ajuste de la corriente de excitación; al cambiar la distancia focal del espejo intermedio, se pueden obtener imágenes microscópicas de electrones e imágenes de difracción de electrones en las partes diminutas de la misma muestra. Para estudiar muestras de cortes metálicos más gruesos, el laboratorio francés de óptica electrónica Dulos desarrolló un microscopio electrónico de voltaje ultra alto con un voltaje de aceleración de 3500 kV.
El haz de electrones del microscopio electrónico de barrido no atraviesa la muestra, sino que solo escanea y excita los electrones secundarios en la superficie de la muestra. El cristal de centelleo colocado junto a la muestra recibe estos electrones secundarios, amplifica y modula la intensidad del haz de electrones del tubo de imagen, cambiando así el brillo en la pantalla del tubo de imagen. La bobina de desviación del tubo de imagen mantiene un escaneo sincrónico con el haz de electrones en la superficie de la muestra, de modo que la pantalla fluorescente del tubo de imagen muestra la imagen topográfica de la superficie de la muestra, que es similar al principio de funcionamiento de un televisor industrial. .
La resolución de un microscopio electrónico de barrido está determinada principalmente por el diámetro del haz de electrones en la superficie de la muestra. El aumento es la relación entre la amplitud de exploración en el tubo de imagen y la amplitud de exploración en la muestra, que se puede cambiar continuamente desde decenas de veces hasta cientos de miles de veces. La microscopía electrónica de barrido no requiere muestras muy delgadas; la imagen tiene un fuerte efecto tridimensional; puede usar información como electrones secundarios, electrones absorbidos y rayos X generados por la interacción de haces de electrones y sustancias para analizar la composición de las sustancias.
El cañón de electrones y la lente del condensador del microscopio electrónico de barrido son aproximadamente los mismos que los del microscopio electrónico de transmisión, pero para hacer que el haz de electrones sea más delgado, se agregan una lente objetivo y un astigmatizador debajo de la lente del condensador, y dos juegos de los haces de exploración perpendiculares entre sí están instalados dentro de la lente del objetivo. bobina. La cámara de muestra debajo de la lente del objetivo está equipada con una plataforma de muestra que se puede mover, rotar e inclinar.
