Verwendung von Elektronenmikroskopen
Elektronenmikroskope können entsprechend ihrer Struktur und Verwendung in Transmissionselektronenmikroskope, Rasterelektronenmikroskope, Reflexionselektronenmikroskope und Emissionselektronenmikroskope unterteilt werden. Transmissionselektronenmikroskope werden häufig zur Beobachtung feiner Materialstrukturen eingesetzt, die mit herkömmlichen Mikroskopen nicht aufgelöst werden können. Rasterelektronenmikroskope werden hauptsächlich zur Beobachtung der Morphologie fester Oberflächen verwendet und können auch mit Röntgendiffraktometern oder Elektronenenergiespektrometern kombiniert werden, um elektronische Mikrokügelchen zu bilden. Die Mikrokugeln entstehen durch Streuung des Elektronenstrahls an den Atomen der Probe. Der dünnere oder dichtere Teil der Probe weist eine geringere Elektronenstrahlstreuung auf, sodass mehr Elektronen durch die Objektivblende gelangen, an der Bildgebung beteiligt sind und im Bild heller erscheinen. Umgekehrt erscheinen dickere oder dichtere Teile der Probe im Bild dunkler. Wenn die Probe zu dick oder zu dicht ist, verschlechtert sich der Kontrast des Bildes oder es wird sogar beschädigt oder zerstört, indem die Energie des Elektronenstrahls absorbiert wird.
Die Oberseite des Objektivtubus des Transmissionselektronenmikroskops ist eine Elektronenkanone. Die Elektronen werden von der Wolfram-Glühkathode emittiert und die Elektronenstrahlen werden vom ersten und zweiten Kondensator fokussiert. Nach dem Durchgang durch die Probe wird der Elektronenstrahl durch die Objektivlinse auf den Zwischenspiegel abgebildet, dann durch den Zwischenspiegel und den Projektionsspiegel schrittweise vergrößert und anschließend auf dem Fluoreszenzschirm oder der photokohärenten Platte abgebildet.
Die Vergrößerung des Zwischenspiegels kann hauptsächlich durch die Einstellung des Erregerstroms stufenlos vom Zehnfachen bis zum Hunderttausendfachen verändert werden; Durch Ändern der Brennweite des Zwischenspiegels können elektronenmikroskopische Bilder und Elektronenbeugungsbilder an winzigen Teilen derselben Probe erhalten werden. Um dickere Metallscheibenproben zu untersuchen, entwickelte das französische Dulos Electron Optics Laboratory ein Ultrahochspannungs-Elektronenmikroskop mit einer Beschleunigungsspannung von 3500 kV.
Der Elektronenstrahl des Rasterelektronenmikroskops durchdringt die Probe nicht, sondern tastet nur die Oberfläche der Probe ab und regt Sekundärelektronen an. Der neben der Probe platzierte Szintillationskristall empfängt diese Sekundärelektronen, verstärkt und moduliert die Intensität des Elektronenstrahls der Bildröhre und verändert dadurch die Helligkeit auf dem Bildschirm der Bildröhre. Die Ablenkspule der Bildröhre führt eine synchrone Abtastung mit dem Elektronenstrahl auf der Oberfläche der Probe durch, sodass der Leuchtschirm der Bildröhre das topografische Bild der Probenoberfläche anzeigt, was dem Funktionsprinzip eines Industriefernsehers ähnelt .
Die Auflösung eines Rasterelektronenmikroskops wird hauptsächlich durch den Durchmesser des Elektronenstrahls auf der Probenoberfläche bestimmt. Die Vergrößerung ist das Verhältnis der Abtastamplitude an der Bildröhre zur Abtastamplitude an der Probe, das kontinuierlich vom Zehnfachen bis zum Hunderttausendfachen geändert werden kann. Für die Rasterelektronenmikroskopie sind keine sehr dünnen Proben erforderlich; das Bild hat eine starke dreidimensionale Wirkung; Es kann Informationen wie Sekundärelektronen, absorbierte Elektronen und Röntgenstrahlen, die durch die Wechselwirkung von Elektronenstrahlen und Substanzen erzeugt werden, nutzen, um die Zusammensetzung von Substanzen zu analysieren.
Die Elektronenkanone und die Kondensorlinse des Rasterelektronenmikroskops entsprechen in etwa denen des Transmissionselektronenmikroskops. Um den Elektronenstrahl jedoch dünner zu machen, werden unter der Kondensorlinse eine Objektivlinse und ein Astigmatisator sowie zwei Sätze hinzugefügt Im Inneren der Objektivlinse sind zueinander senkrechte Abtaststrahlen eingebaut. Spule. Die Probenkammer unterhalb der Objektivlinse ist mit einem Probentisch ausgestattet, der sich bewegen, drehen und neigen lässt.
