Ưu điểm của kính hiển vi điện tử so với kính hiển vi quang học
Mặc dù độ phân giải của kính hiển vi điện tử tốt hơn nhiều so với kính hiển vi quang học nhưng rất khó quan sát các sinh vật sống vì nó cần hoạt động trong điều kiện chân không và việc chiếu xạ chùm tia điện tử sẽ khiến các mẫu sinh học bị hư hại do chiếu xạ. Các vấn đề khác như độ sáng của súng điện tử và việc cải thiện chất lượng của thấu kính điện tử cũng cần tiếp tục nghiên cứu.
Khả năng phân giải là một chỉ số quan trọng của kính hiển vi điện tử, nó liên quan đến góc tới và bước sóng hình nón của chùm tia điện tử xuyên qua mẫu. Bước sóng của ánh sáng khả kiến là khoảng 300 đến 700 nanomet và bước sóng của chùm tia điện tử có liên quan đến điện áp gia tốc. Khi điện áp gia tốc là 50 đến 100 kV, bước sóng của chùm tia điện tử là khoảng 0,0053 đến 0,0037 nanomet. Vì bước sóng của chùm tia điện tử nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến nên dù góc hình nón của chùm tia điện tử chỉ bằng 1% kính hiển vi quang học nhưng khả năng phân giải của kính hiển vi điện tử vẫn tốt hơn nhiều so với kính hiển vi quang học. kính hiển vi.
Kính hiển vi điện tử gồm 3 phần: ống gương, hệ thống chân không và tủ điện. Nòng súng chủ yếu có súng điện tử, thấu kính điện tử, giá đỡ mẫu, màn hình huỳnh quang và cơ chế camera và các bộ phận khác, các bộ phận này thường được lắp ráp từ trên xuống dưới thành một cột; hệ thống chân không bao gồm một máy bơm chân không cơ học, máy bơm khuếch tán và van chân không, v.v., và thông qua đường ống bơm nối với thùng của gương; Tủ cung cấp điện bao gồm một máy phát điện áp cao, bộ ổn định dòng kích thích và một loạt các bộ điều khiển điều tiết.
Thấu kính điện tử là một bộ phận quan trọng của thùng kính hiển vi điện tử, nó đối xứng với trục của thùng điện trường hoặc từ trường không gian để các electron di chuyển theo trục hình thành tiêu điểm đóng vai trò của kính lồi thấu kính làm cho vai trò của chùm ánh sáng hội tụ cũng tương tự như vai trò của thấu kính nên gọi là thấu kính điện tử. Hầu hết các kính hiển vi điện tử hiện đại đều sử dụng thấu kính điện từ, bằng dòng điện kích thích DC rất ổn định chạy qua cuộn dây có guốc cực được tạo ra bởi từ trường mạnh để tập trung các electron.
Súng điện tử là một bộ phận bao gồm cực âm nóng vonfram, cổng và cực âm. Nó phát ra và tạo thành chùm tia điện tử với vận tốc đều nên độ ổn định của điện áp gia tốc yêu cầu không nhỏ hơn một phần mười nghìn.
Kính hiển vi điện tử có thể được phân loại thành kính hiển vi điện tử truyền qua, kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi điện tử phản xạ và kính hiển vi điện tử phát xạ theo cấu trúc và cách sử dụng của chúng. Kính hiển vi điện tử truyền qua thường được sử dụng để quan sát những kính hiển vi thông thường không thể phân biệt được cấu trúc tinh tế của vật liệu; kính hiển vi điện tử quét chủ yếu được sử dụng để quan sát hình thái của bề mặt rắn, nhưng cũng được sử dụng với máy đo nhiễu xạ tia X hoặc máy quang phổ điện tử kết hợp để tạo thành đầu dò vi điện tử, được sử dụng để phân tích thành phần vật liệu; kính hiển vi điện tử phát xạ để nghiên cứu bề mặt tự phát xạ của điện tử.
Chùm tia điện tử của kính hiển vi điện tử quét không đi qua mẫu mà chỉ quét bề mặt mẫu để kích thích các electron thứ cấp. Một tinh thể nhấp nháy đặt cạnh mẫu sẽ nhận các electron thứ cấp này, chúng được khuếch đại để điều chỉnh cường độ chùm tia điện tử của CRT, do đó làm thay đổi độ sáng trên màn hình huỳnh quang của CRT. Cuộn dây lệch của CRT được đồng bộ với chùm tia điện tử trên bề mặt mẫu, nhờ đó màn huỳnh quang của CRT hiển thị hình ảnh địa hình của bề mặt mẫu, tương tự như nguyên lý làm việc của tivi công nghiệp.
Độ phân giải của kính hiển vi điện tử quét chủ yếu được xác định bởi đường kính của chùm tia điện tử trên bề mặt mẫu. Độ phóng đại là tỷ lệ giữa biên độ quét trên ống với biên độ quét trên mẫu, có thể thay đổi liên tục từ hàng chục đến hàng trăm nghìn lần. Kính hiển vi điện tử quét không yêu cầu mẫu rất mỏng; hình ảnh có cảm giác ba chiều mạnh mẽ; và có thể phân tích thành phần của một chất bằng cách sử dụng các thông tin như electron thứ cấp, electron bị hấp thụ và tia X được tạo ra bởi sự tương tác của chùm electron với chất đó.
Súng điện tử của kính hiển vi điện tử quét và gương đốm và kính hiển vi điện tử truyền qua ít nhiều giống nhau, nhưng để làm cho chùm tia điện tử mịn hơn, trong gương đốm dưới thấu kính vật kính được thêm vào và bộ phân tán, trong thấu kính vật kính là cũng được trang bị hai bộ vuông góc với nhau bên trong cuộn quét. Buồng mẫu dưới vật kính được trang bị bệ mẫu có thể di chuyển, xoay và nghiêng.
