Sut mae microsgop electron yn chwyddo gwrthrychau
Offeryn yw microsgop electron sy'n defnyddio trawstiau electron a lensys electron yn lle trawstiau golau a lensys optegol i ddelweddu strwythurau mân sylweddau ar chwyddiadau uchel iawn yn seiliedig ar egwyddor opteg electron.
Cynrychiolir pŵer datrys microsgop electron gan y pellter lleiaf rhwng dau bwynt cyfagos y gall eu datrys. Yn y 1970au, roedd gan ficrosgopau electronau trawsyrru gydraniad o tua 0.3 nanometr (mae pŵer datrys y llygad dynol tua 0.1 milimetr). Nawr mae uchafswm chwyddo'r microsgop electron yn fwy na 3 miliwn o weithiau, tra bod chwyddo uchaf y microsgop optegol tua 2000 o weithiau, felly gellir arsylwi'n uniongyrchol ar atomau rhai metelau trwm a'r delltau atomig wedi'u trefnu'n daclus yn y grisial trwy'r microsgop electron. .
Ym 1931, ail-osododd Knorr-Bremse a Ruska o'r Almaen osgilosgop foltedd uchel gyda ffynhonnell electronau rhyddhau cathod oer a thair lensys electron, a chael delwedd wedi'i chwyddo fwy na deg gwaith, a gadarnhaodd y posibilrwydd o ddelweddu chwyddedig electron . Ym 1932, ar ôl gwelliant Ruska, cyrhaeddodd pŵer datrys y microsgop electron 50 nanometr, tua deg gwaith pŵer datrys y microsgop optegol ar yr adeg honno, felly dechreuodd y microsgop electron dderbyn sylw pobl.
Yn yr 194{4}}au, defnyddiodd Hill yn yr Unol Daleithiau astigmatizer i wneud iawn am anghymesuredd cylchdro y lens electron, a wnaeth ddatblygiad newydd ym mhwer datrys y microsgop electron a chyrhaeddodd y lefel fodern yn raddol. Yn Tsieina, datblygwyd microsgop electron trawsyrru yn llwyddiannus ym 1958 gyda chydraniad o 3 nanometr, ac ym 1979 cynhyrchwyd microsgop electron mawr gyda chydraniad o 0.3 nanometr.
Er bod pŵer datrys y microsgop electron yn llawer gwell na phŵer y microsgop optegol, mae'n anodd arsylwi organebau byw oherwydd bod angen i'r microsgop electron weithio o dan amodau gwactod, a bydd arbelydru'r trawst electron hefyd yn achosi'r samplau biolegol i cael ei niweidio gan ymbelydredd. Mae angen astudio materion eraill hefyd, megis gwella disgleirdeb y gwn electron ac ansawdd y lens electron.
Mae pŵer datrys yn ddangosydd pwysig o ficrosgopeg electron, sy'n gysylltiedig ag ongl côn digwyddiad a thonfedd y pelydr electron sy'n mynd trwy'r sampl. Mae tonfedd golau gweladwy tua {{0}} nanometr, tra bod tonfedd trawstiau electron yn gysylltiedig â'r foltedd cyflymu. Pan fo'r foltedd cyflymu yn 50-100 kV, mae tonfedd y pelydr electron tua 0.0053-0.0037 nanometr. Gan fod tonfedd y trawst electron yn llawer llai na thonfedd y golau gweladwy, hyd yn oed os mai dim ond 1 y cant o ongl côn y trawst electron o'r microsgop optegol yw'r donfedd, mae pŵer datrys y microsgop electron yn dal i fod yn llawer gwell na hynny. o'r microsgop optegol.
Mae microsgop electron yn cynnwys tair rhan: casgen lens, system gwactod a chabinet cyflenwad pŵer. Mae'r gasgen lens yn bennaf yn cynnwys gynnau electron, lensys electron, deiliaid sampl, sgriniau fflwroleuol, a mecanweithiau camera. Mae'r cydrannau hyn fel arfer yn cael eu cydosod i golofn o'r top i'r gwaelod; mae'r system gwactod yn cynnwys pympiau gwactod mecanyddol, pympiau tryledu, a falfiau gwactod. Mae'r biblinell nwy yn gysylltiedig â'r gasgen lens; mae'r cabinet pŵer yn cynnwys generadur foltedd uchel, sefydlogydd cerrynt cyffro ac amrywiol unedau rheoli addasu.
Y lens electron yw'r rhan bwysicaf o'r gasgen lens microsgop electron. Mae'n defnyddio maes trydan gofod neu faes magnetig sy'n gymesur ag echel y gasgen lens i blygu'r trac electron i'r echelin i ffurfio ffocws. Mae ei swyddogaeth yn debyg i swyddogaeth lens convex gwydr i ganolbwyntio'r trawst, felly fe'i gelwir yn electron. lens. Mae'r rhan fwyaf o ficrosgopau electron modern yn defnyddio lensys electromagnetig, sy'n canolbwyntio electronau trwy faes magnetig cryf a gynhyrchir gan gerrynt cyffro DC sefydlog iawn sy'n mynd trwy coil gydag esgidiau polyn.
Mae'r gwn electron yn gydran sy'n cynnwys catod poeth ffilament twngsten, grid a catod. Gall allyrru a ffurfio trawst electron â chyflymder unffurf, felly mae'n ofynnol i sefydlogrwydd y foltedd cyflymu fod yn ddim llai nag un deg milfed.
Gellir rhannu microsgopau electron yn ficrosgopau electron trawsyrru, microsgopau electron sganio, microsgopau electron adlewyrchiad, a microsgopau electronau allyriadau yn ôl eu strwythurau a'u defnydd. Defnyddir microsgopau electron trawsyrru yn aml i arsylwi ar y strwythurau deunydd mân na ellir eu datrys gan ficrosgopau cyffredin; defnyddir microsgopau electron sganio yn bennaf i arsylwi morffoleg arwynebau solet, a gellir eu cyfuno hefyd â diffractometers pelydr-X neu sbectromedrau ynni electronau i ffurfio Microprobau electronig ar gyfer dadansoddi cyfansoddiad deunydd; microsgopeg electron allyriadau ar gyfer astudio arwynebau electronau hunan-allyriad.
Mae'r microsgop electron trawsyrru wedi'i enwi ar ôl i'r pelydr electron dreiddio i'r sampl ac yna chwyddo'r ddelwedd gyda'r lens electron. Mae ei lwybr optegol yn debyg i lwybr microsgop optegol. Yn y math hwn o ficrosgop electron, mae'r cyferbyniad ym manylion delwedd yn cael ei greu trwy wasgaru'r pelydr electron gan atomau'r sampl. Mae gan ran deneuach neu ddwysedd is y sampl lai o wasgariad pelydr electron, fel bod mwy o electronau'n mynd trwy'r diaffram gwrthrychol ac yn cymryd rhan mewn delweddu, ac yn ymddangos yn fwy disglair yn y ddelwedd. I'r gwrthwyneb, mae rhannau trwchus neu ddwysach o'r sampl yn ymddangos yn dywyllach yn y ddelwedd. Os yw'r sampl yn rhy drwchus neu'n rhy drwchus, bydd cyferbyniad y ddelwedd yn dirywio, neu hyd yn oed yn cael ei niweidio neu ei ddinistrio trwy amsugno egni'r pelydr electron.
Mae top y gasgen lens microsgop trawsyrru electron yn gwn electron. Mae'r electronau'n cael eu hallyrru gan y catod poeth twngsten, ac mae'r trawstiau electron yn cael eu canolbwyntio gan y cyddwysyddion cyntaf a'r ail. Ar ôl pasio drwy'r sampl, mae'r trawst electron yn cael ei ddelweddu ar y drych canolradd gan y lens gwrthrychol, ac yna'n cael ei chwyddo gam wrth gam trwy'r drych canolradd a'r drych taflunio, ac yna'n cael ei ddelweddu ar y sgrin fflwroleuol neu'r plât ffoto-gydlynol.
Gellir newid chwyddhad y drych canolradd yn barhaus o ddegau o weithiau i gannoedd o filoedd o weithiau yn bennaf trwy addasu'r cerrynt cyffroi; trwy newid hyd ffocal y drych canolradd, gellir cael delweddau microsgopig electron a delweddau diffreithiant electronau ar y rhannau bach o'r un sampl. Er mwyn astudio samplau tafelli metel mwy trwchus, datblygodd Labordy Opteg Electron Dulos Ffrengig ficrosgop electron foltedd uwch-uchel gyda foltedd cyflymu o 3500 kV. Diagram sgematig o strwythur sganio microsgop electron
Nid yw pelydr electron y microsgop electron sganio yn mynd trwy'r sampl, ond dim ond yn sganio ac yn cyffroi electronau eilaidd ar wyneb y sampl. Mae'r grisial pefriol a osodir wrth ymyl y sampl yn derbyn yr electronau eilaidd hyn, yn chwyddo ac yn modiwleiddio dwyster pelydr electron y tiwb llun, a thrwy hynny newid y disgleirdeb ar sgrin y tiwb llun. Mae coil gwyro'r tiwb llun yn cadw sganio cydamserol â'r trawst electron ar wyneb y sampl, fel bod sgrin fflwroleuol y tiwb llun yn dangos delwedd topograffig yr arwyneb sampl, sy'n debyg i egwyddor weithredol teledu diwydiannol. .
Mae datrysiad microsgop electron sganio yn cael ei bennu'n bennaf gan ddiamedr y trawst electron ar wyneb y sampl. Y chwyddhad yw cymhareb yr osgled sganio ar y tiwb llun i'r osgled sganio ar y sampl, y gellir ei newid yn barhaus o ddegau o weithiau i gannoedd o filoedd o weithiau. Nid oes angen samplau tenau iawn i sganio microsgopeg electron; mae gan y ddelwedd effaith tri dimensiwn cryf; gall ddefnyddio gwybodaeth fel electronau eilaidd, electronau amsugnol, a phelydrau-X a gynhyrchir gan y rhyngweithio rhwng trawstiau electron a sylweddau i ddadansoddi cyfansoddiad sylweddau.
Mae gwn electron a lens cyddwysydd y microsgop electron sganio yn fras yr un fath â rhai'r microsgop electron trawsyrru, ond er mwyn gwneud y trawst electron yn deneuach, ychwanegir lens gwrthrychol ac astigmatizer o dan y lens cyddwysydd, a dwy set o gosodir trawstiau sganio perpendicwlar y tu mewn i'r lens gwrthrychol. coil. Mae'r siambr sampl o dan y lens gwrthrychol wedi'i chyfarparu â cham sampl sy'n gallu symud, cylchdroi a gogwyddo.
