Aufbau und Abbildungsprinzip des Elektronenmikroskops
Das Elektronenmikroskop besteht aus drei Teilen: dem Spiegeltubus, dem Vakuumsystem und dem Stromschrank. Der Tubus besteht hauptsächlich aus Elektronenkanone, Elektronenlinse, Probenhalter, Leuchtschirm und fotografischem Mechanismus, die normalerweise von oben nach unten in einer Säule angeordnet sind; das Vakuumsystem besteht aus mechanischer Vakuumpumpe, Diffusionspumpe und Vakuumventil usw. und ist über eine Pumpleitung mit dem Tubus verbunden; der Stromschrank besteht aus Hochspannungsgenerator, Erregerstromstabilisator und verschiedenen Regelsteuereinheiten.
◆Elektronenlinse
Die Elektronenlinse ist der wichtigste Teil des Elektronenmikroskops. Sie verwendet ein räumliches elektrisches oder magnetisches Feld, das symmetrisch zur Achse des Rohrs ist, um die Elektronen zur Achse zu führen. Die Fokussierungsfunktion der konvexen Glaslinse bildet die gleiche, sodass der Lichtstrahl eine ähnliche Fokussierungsfunktion hat. Daher wird sie als Elektronenlinse bezeichnet. Die meisten modernen Elektronenmikroskope verwenden elektromagnetische Linsen, bei denen die Elektronen durch ein starkes Magnetfeld fokussiert werden, das durch einen sehr stabilen Gleichstrom-Erregerstrom durch eine Spule mit einem Polschuh erzeugt wird.
◆Elektronenkanone
Eine Elektronenkanone ist eine Komponente, die aus einer Wolfram-Glühkathode, einem Gate und einer Kathode besteht. Sie emittiert und bildet einen Elektronenstrahl mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, daher muss die Stabilität der Beschleunigungsspannung mindestens ein Zehntausendstel betragen.
[Abbildungsprinzip
■Optisches Mikroskop-Abbildungsprinzip
Wenn sich das zu beobachtende Objekt außerhalb des Brennpunkts der Objektivlinse befindet, wird das reale Bild, das die Objektivlinse gerade im Brennpunkt des Okulars bildet, wieder vergrößert und in ein virtuelles Bild umgewandelt. Was beobachtet wird, ist nach zwei Vergrößerungen ein umgekehrtes virtuelles Bild.
■ Elektronenmikroskop-Abbildungsprinzip
Elektronenmikroskope basieren auf dem Prinzip der Elektronenoptik, verwenden Elektronenstrahlen und Elektronenlinsen anstelle von Lichtstrahlen und optischen Linsen, sodass die Feinstruktur des Materials mit einer sehr hohen Vergrößerung des abbildenden Instruments dargestellt werden kann.
Das Auflösungsvermögen eines Elektronenmikroskops wird durch den Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Punkten ausgedrückt, den es auflösen kann. In den 1970er Jahren betrug die Auflösung eines Transmissionselektronenmikroskops etwa 3,3 Nanometer (das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges beträgt etwa 0,1 Millimeter). Heutzutage beträgt die maximale Vergrößerung eines Elektronenmikroskops mehr als das 3-Millionen-fache, während die maximale Vergrößerung eines optischen Mikroskops etwa das 2.7-fache beträgt, sodass die Atome und Kristalle bestimmter Schwermetalle direkt durch ein Elektronenmikroskop mit einer sauber angeordneten Anordnung von Atompunkten beobachtet werden können.
