Introducción al principio de composición del microscopio electrónico.
Un microscopio electrónico consta de un cilindro de lente, un sistema de vacío y un gabinete de alimentación. El cilindro de la lente consta principalmente de un cañón de electrones, una lente de electrones, un soporte de muestra, una pantalla fluorescente y un mecanismo de cámara, que generalmente se ensamblan en una columna de arriba a abajo; El sistema de vacío consta de una bomba de vacío mecánica, una bomba de difusión y una válvula de vacío, y está conectado con el cilindro de la lente a través de una tubería de extracción de aire; El gabinete de energía se compone de un generador de alto voltaje, un estabilizador de corriente de excitación y varias unidades de control de ajuste.
La lente electrónica es la parte más importante del cilindro de la lente del microscopio electrónico. Utiliza un campo eléctrico espacial o campo magnético simétrico al eje del cilindro de la lente para doblar la trayectoria del electrón hacia el eje para formar el enfoque, que es similar al de la lente convexa de vidrio para enfocar el haz de luz, por eso se llama lente de electrones. La mayoría de los microscopios electrónicos modernos utilizan lentes electromagnéticas y el fuerte campo magnético generado por una corriente de excitación CC muy estable que pasa a través de una bobina con zapatas polares enfoca los electrones.
Un 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 velocidad uniforme, por lo que se requiere que la estabilidad del voltaje de aceleración no sea inferior a una diezmilésima.
El microscopio electrónico se puede dividir en microscopio electrónico de transmisión, microscopio electrónico de barrido, microscopio electrónico de reflexión y microscopio electrónico de emisión según su estructura y uso. El microscopio electrónico de transmisión (TEM) se utiliza a menudo para observar la estructura fina del material que no se puede distinguir con un microscopio común. El microscopio electrónico de barrido (SEM) se utiliza principalmente para observar la morfología de una superficie sólida y también se puede combinar con un difractómetro de rayos X o un espectrómetro de energía electrónica. El micro electrónico se forma por la dispersión del haz de electrones por los átomos de la muestra. En la parte delgada o de baja densidad de la muestra, el haz de electrones se dispersa menos, por lo que pasan más electrones a través del diafragma objetivo y participan en la formación de imágenes, lo que los hace aparecer más brillantes en la imagen. Por el contrario, la parte más gruesa o densa de la muestra aparece más oscura en la imagen. Si la muestra es demasiado gruesa o demasiado densa, el contraste de la imagen se deteriorará e 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 del filamento de tungsteno y enfocados por la primera y segunda lentes del condensador. Después de que el haz de electrones pasa a través de la muestra, la lente objetivo genera una imagen en el espejo intermedio y luego el espejo intermedio y el espejo de proyección lo amplifican paso a paso y la imagen se refleja en la pantalla fluorescente o placa fotográfica.
La ampliación del espejo intermedio se puede cambiar continuamente desde varias decenas de veces hasta varios cientos de miles de veces ajustando la corriente de excitación. Al cambiar la distancia focal del espejo intermedio, se pueden obtener la imagen del microscopio electrónico y la imagen de difracción de electrones en una pequeña parte de la misma muestra. Para estudiar las gruesas muestras de cortes de metal, el Laboratorio de Óptica Electrónica de Dulos (Francia) 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 la superficie de la muestra para excitar electrones secundarios. El cristal de centelleo colocado junto a la muestra recibe estos electrones secundarios y modula la intensidad del haz de electrones del tubo de imagen después de la amplificación, cambiando así el brillo de la pantalla del tubo de imagen. La bobina de desviación del tubo de imagen mantiene un escaneo sincrónico con el haz de electrones sobre la superficie de la muestra, de modo que la pantalla fluorescente del tubo de imagen muestra la imagen morfológica de la superficie de la muestra, que es similar al principio de funcionamiento de los televisores industriales.
La resolución del microscopio electrónico de barrido depende principalmente del diámetro del haz de electrones sobre la superficie de la muestra. El aumento es la relación entre la amplitud de escaneo en el tubo de imagen y la amplitud de escaneo en la muestra, que puede cambiarse continuamente de docenas a cientos de miles de veces. El microscopio electrónico de barrido no necesita muestras muy finas; La imagen tiene un fuerte sentido tridimensional; La composición de la sustancia se puede analizar utilizando la información de los electrones secundarios, los electrones absorbidos y los rayos X generados por la interacción entre el haz de electrones y la sustancia.
El cañón de electrones y el condensador del microscopio electrónico de barrido son casi los mismos que los del microscopio electrónico de transmisión, pero para adelgazar el haz de electrones, se añaden una lente objetivo y un difusor astigmático debajo del condensador, y dos juegos de sensores de barrido. En la lente del objetivo también se instalan bobinas perpendiculares entre sí. En la cámara de muestras debajo de la lente del objetivo se instala una mesa de muestras que se puede mover, girar e inclinar.
