Warum benötigt ein Elektronenmikroskop ein Vakuumsystem?
Aufgrund der langsamen Bewegung von Elektronen in der Luft ist es notwendig, den Vakuumgrad des Elektronenmikroskops durch ein Vakuumsystem aufrechtzuerhalten. Andernfalls behindern Moleküle in der Luft die Emission des Elektronenstrahls und verhindern die Bildgebung. Schalten Sie zwei Arten von Vakuumpumpen in Reihe, um ein Vakuum in der Elektronenmikroskopröhre zu erzeugen. Wenn das Elektronenmikroskop gestartet wird, erzeugt die Rotationspumpe der ersten Stufe ein niedriges Vakuum als Vorvakuum für die Pumpe der zweiten Stufe. Die zweite Stufe nutzt eine Öldiffusionspumpe, um ein Hochvakuum zu erreichen.
Bei der Rasterelektronenmikroskopie werden hochenergetische-Elektronenstrahlen zum Scannen und Abbilden von Objekten verwendet. Um die Bildauflösung sicherzustellen, muss der Elektronenstrahl wie ein Strahl kollimiert und fokussiert werden. Ohne das Vakuum oder einen unzureichenden Vakuumgrad würden hochenergetische Elektronenstrahlen beim Auftreffen auf Luftmoleküle absorbiert oder gestreut, wodurch ihre Kollimation unterbrochen und eine Bildaufnahme unmöglich gemacht würde.
Vakuum hat zwei Funktionen: Zum einen soll es verhindert werden, dass Luftmoleküle Elektronen streuen, was zu einer schlechten Fokussierung des Elektronenstrahls führen kann. Ein weiterer Grund besteht darin, den Verlust von Elektronenenergie nach der Kollision mit Luftmolekülen zu vermeiden.
Die Bedeutung des Vakuums für die Elektronenmikroskopie: Vakuum spielt in der Elektronenmikroskopie eine sehr wichtige Rolle. Wenn das Elektronenmikroskop arbeitet, befinden sich der gesamte Elektronenstrahlpfad und die zu analysierende Probe in einer Hochvakuumumgebung. Wenn das Vakuum nicht hoch genug ist, kann es zu einer Entladung zwischen den Elektroden zwischen dem Gate und der Anode der Elektronenkanone kommen, was zum Durchbrennen des Glühfadens führen kann. Kollisionen zwischen dem Elektronenstrahl und restlichen Luftpartikeln können ebenfalls zu Streuungen führen, die verhindern können, dass Elektronen im Elektronenstrahl die Probe erreichen oder die Analyse verfälschen.
Die Vakuumanforderungen von Elektronenmikroskopen: Damit sich die Elektronen im Elektronenstrahl möglichst reibungslos bewegen können, muss der Vakuumgrad von Elektronenmikroskopen normalerweise ein Hochvakuum in der Größenordnung von 1E-7 mbar oder sogar ein Ultra{6}}Hochvakuum in der Größenordnung von 1E-10 mbar erreichen; Neben dem Vakuumgrad ist auch der Vibrationsgrad beim Betrieb der Vakuumpumpe entscheidend. Aufgrund des kleinen Querschnitts des Elektronenstrahls ist die Positionierungsgenauigkeit auf der Probe sehr hoch und diese Genauigkeit kann nur in einer Umgebung mit extrem niedrigen Vibrationsniveaus aufrechterhalten werden; Um außerdem eine Kontamination der Probe oder interner Komponenten des Mikroskops durch Öldampf zu vermeiden, ist es am besten, eine ölfreie Trockenvakuumpumpe zu verwenden.
