Manteision Microsgopeg Electron vs Microsgopeg Golau
Egwyddor delweddu microsgop optegol microsgop electron tebygrwydd a gwahaniaethau
Offeryn yw microsgop electron sy'n disodli pelydr golau a lens optegol gyda thrawst electron a lens electron yn unol ag egwyddor opteg electron, fel y gellir delweddu strwythur mân mater o dan chwyddo uchel iawn.
Mynegir pŵer datrys microsgop electron gan y pellter bach rhwng dau bwynt cyfagos y gall eu datrys. Yn y 1970au, roedd gan ficrosgopau electronau trawsyrru gydraniad o tua 0.3 nanometr (mae gan y llygad dynol bŵer datrys o tua 0.1 milimetr). Nawr mae'r chwyddo uchaf o ficrosgop electron yn fwy na 3 miliwn o weithiau, ac mae'r chwyddo uchaf o ficrosgop optegol tua 2000 o weithiau, felly gellir arsylwi'n uniongyrchol ar atomau rhai metelau trwm a'r dellt atomig wedi'i drefnu'n daclus mewn crisialau trwy ficrosgop electron.
Ym 1931, addasodd Knorr-Bremse a Ruska yn yr Almaen osgilosgop foltedd uchel gyda ffynhonnell electronau rhyddhau cathod oer a thair lens electron, a chael delwedd chwyddedig fwy na deg gwaith, a gadarnhaodd y posibilrwydd o chwyddo delweddu gan ficrosgop electron. . . Ym 1932, ar ôl gwelliant Ruska, cyrhaeddodd pŵer datrys y microsgop electron 50 nanometr, a oedd tua deg gwaith pŵer datrys y microsgop optegol ar y pryd, felly dechreuodd y microsgop electron ddenu sylw pobl.
Yn y 194{4}}au, gwnaeth Hill yn yr Unol Daleithiau iawndal am anghymesuredd cylchdro'r lens electron gydag astigmatydd, a wnaeth ddatblygiad newydd ym mhwer datrys y microsgop electron a chyrhaeddodd y lefel fodern yn raddol. Yn Tsieina, datblygwyd microsgop electron trawsyrru gyda chydraniad o 3 nanometr yn llwyddiannus ym 1958, a gwnaed microsgop electron ar raddfa fawr gyda chydraniad o 0.3 nanometr ym 1979.
Er bod pŵer datrys microsgopau electron yn llawer gwell na phŵer microsgopau optegol, mae'n anodd arsylwi organebau byw oherwydd mae angen i ficrosgopau electron weithio o dan amodau gwactod, a bydd arbelydru trawstiau electron hefyd yn achosi niwed ymbelydredd i samplau biolegol. Mae angen astudio materion eraill hefyd, megis gwella disgleirdeb y gwn electron ac ansawdd y lens electron.
Mae'r pŵer datrys yn ddangosydd pwysig o'r microsgop electron, sy'n gysylltiedig ag ongl côn digwyddiad a thonfedd y trawst electron sy'n mynd trwy'r sampl. Mae tonfedd golau gweladwy tua 300 i 700 nanometr, tra bod tonfedd y pelydr 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 nm. 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 ficrosgop optegol yw pŵer datrys microsgop electron, mae pŵer datrys microsgop electron yn dal i fod yn llawer gwell na hynny. o ficrosgop optegol.
Mae'r microsgop electron yn cynnwys tair rhan: y tiwb lens, y system gwactod a'r cabinet cyflenwad pŵer. Mae'r gasgen lens yn bennaf yn cynnwys gwn electron, lens electron, deiliad sampl, sgrin fflwroleuol a mecanwaith camera, sydd fel arfer yn cael eu hymgynnull i mewn i silindr o'r top i'r gwaelod; mae'r system gwactod yn cynnwys pwmp gwactod mecanyddol, pwmp tryledu a falf gwactod, ac ati. Mae'r biblinell nwy yn gysylltiedig â'r gasgen lens; mae'r cabinet cyflenwad pŵer yn cynnwys generadur foltedd uchel, sefydlogydd cerrynt cyffro ac amrywiol unedau addasu a rheoli.
Mae'r lens electron yn rhan bwysig o'r gasgen microsgop electron. Mae'n defnyddio maes trydan gofodol neu faes magnetig sy'n gymesur ag echel y gasgen i blygu'r trajectory 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 lens electron. . Mae'r rhan fwyaf o ficrosgopau electron modern yn defnyddio lensys electromagnetig, sy'n canolbwyntio'r electronau gan faes magnetig cryf a gynhyrchir gan gerrynt cyffroi DC sefydlog iawn trwy coil ag esgid polyn.
Mae'r gwn electron yn gydran sy'n cynnwys catod poeth ffilament twngsten, grid a catod. Gall allyrru a ffurfio pelydr electron â chyflymder unffurf, felly nid yw sefydlogrwydd y foltedd cyflymu yn llai na 1/10,000.
Gellir rhannu microsgopau electron yn ficrosgopau electron trawsyrru, microsgopau electron sganio, microsgopau electron adlewyrchiad a microsgopau electronau allyriadau yn ôl eu strwythur a'u defnydd. Defnyddir microsgopau electron trawsyrru yn aml i arsylwi ar y strwythurau deunydd mân hynny na ellir eu gwahaniaethu 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 electronau. Microprobau ar gyfer dadansoddi cyfansoddiad deunyddiau; Microsgopeg Allyriadau Electron ar gyfer astudio arwynebau electronau hunan-allyriad.
Mae'r microsgop electron taflunio wedi'i enwi ar ôl i'r pelydr electron dreiddio i'r sampl ac yna'n defnyddio'r lens electron i ddelweddu a chwyddo. Mae ei lwybr optegol yn debyg i lwybr microsgop optegol. Yn y microsgop electron hwn, mae cyferbyniad manylion delwedd yn cael ei greu trwy wasgaru'r pelydr electron gan atomau'r sampl. Rhannau teneuach neu lai trwchus o'r sampl, mae'r pelydr electron yn gwasgaru llai, felly mae mwy o electronau'n mynd trwy'r agorfa wrthrychol, yn cymryd rhan yn y 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.
Brig y tiwb microsgop electron trawsyrru yw'r gwn electron, mae'r electronau'n cael eu hallyrru gan y catod poeth ffilament twngsten, yn mynd trwy'r laser, ac mae'r ail ddau lens cyddwysydd yn canolbwyntio ar y trawst electron. 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 sych ffotograffig.
Mae'r drych canolradd yn addasu'r cerrynt cyffro yn bennaf, a gellir newid y chwyddhad yn barhaus o ddegau o weithiau i gannoedd o filoedd o weithiau; trwy newid hyd ffocal y drych canolradd, gellir cael delweddau microsgop electron a delweddau diffreithiant electronau ar rannau bach o'r un sampl. . Er mwyn astudio samplau tafelli metel mwy trwchus, mae Labordy Opteg Electron Dulos Ffrengig wedi datblygu microsgop electron foltedd uwch-uchel gyda foltedd cyflymu o 3500 kV. Sgematig Strwythur Microsgop Electron Sganio
Nid yw pelydr electron microsgop electron sganio yn mynd trwy'r sampl, ond dim ond yn sganio wyneb y sampl i gyffroi electronau eilaidd. Mae grisial pefriol a osodir wrth ymyl y sampl yn derbyn yr electronau eilaidd hyn ac yn modiwleiddio dwyster pelydr electron y tiwb llun ar ôl ymhelaethu, a thrwy hynny newid y disgleirdeb ar sgrin y tiwb llun. Mae iau gwyro'r tiwb llun yn parhau i sganio'n gydamserol 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 microsgop electron; mae gan y ddelwedd effaith tri dimensiwn cryf; gall ddadansoddi cyfansoddiad mater gan ddefnyddio gwybodaeth megis electronau eilaidd, electronau wedi'u hamsugno a phelydrau-X a gynhyrchir gan ryngweithiad trawstiau electronau â mater.
Mae gwn electron a chyddwysydd 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 astigmatydd o dan y cyddwysydd, a dwy set o electronau sganio sy'n berpendicwlar i'w gilydd yn cael eu gosod y tu mewn i'r lens gwrthrychol. coil. Mae'r siambr sampl o dan y lens gwrthrychol yn gartref i'r cam samplu y gellir ei symud, ei gylchdroi a'i ogwyddo.
