Quá trình phát triển kính hiển vi điện tử
Cấu tạo của kính hiển vi điện tử
Nguồn điện tử: đó là cực âm giải phóng các electron tự do và cực dương hình khuyên làm tăng tốc các điện tử. Hiệu điện thế giữa cực âm và cực dương phải rất cao, thường từ vài nghìn volt đến 3 triệu volt.
Electron: dùng để tập trung electron. Nói chung, thấu kính từ tính được sử dụng và đôi khi thấu kính tĩnh điện được sử dụng. Chức năng của thấu kính điện tử giống như chức năng của thấu kính quang học trong kính hiển vi quang học. Tiêu điểm của thấu kính quang học là cố định, trong khi tiêu điểm của thấu kính điện tử có thể điều chỉnh được nên kính hiển vi điện tử không có hệ thống thấu kính di động như kính hiển vi quang học.
Thiết bị chân không: thiết bị chân không được sử dụng để đảm bảo trạng thái chân không trong kính hiển vi, để các electron không bị hấp thụ hoặc làm lệch hướng trên đường đi của chúng.
Giá đựng mẫu: mẫu có thể được đặt ổn định trên giá đựng mẫu. Ngoài ra, thường có những thiết bị có thể được sử dụng để thay đổi mẫu (như di chuyển, quay, sưởi ấm, làm mát, kéo dài, v.v.).
Máy dò: Tín hiệu hoặc tín hiệu thứ cấp được sử dụng để thu thập các electron. Loài Hình chiếu của mẫu có thể thu được trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử truyền qua. Trong kính hiển vi này, các electron đi qua mẫu nên mẫu phải rất mỏng. Độ dày của mẫu được xác định bởi trọng lượng nguyên tử của các nguyên tử tạo nên mẫu, điện áp của các electron gia tốc và độ phân giải mong muốn. Độ dày của mẫu có thể dao động từ vài nanomet đến vài micron. Trọng lượng nguyên tử càng cao và điện áp càng thấp thì mẫu càng mỏng.
Bằng cách thay đổi hệ thấu kính của vật kính, người ta có thể trực tiếp phóng to ảnh tiêu điểm của vật kính. Từ đó, người ta có thể thu được hình ảnh nhiễu xạ điện tử. Sử dụng hình ảnh này, cấu trúc tinh thể của mẫu có thể được phân tích.
Trong kính hiển vi điện tử truyền qua được lọc năng lượng (EFTEM), người ta đo sự thay đổi tốc độ của các electron khi chúng đi qua mẫu. Từ đó, chúng ta có thể suy ra thành phần hóa học của mẫu, chẳng hạn như sự phân bố các nguyên tố hóa học trong mẫu.
Quá trình phát triển kính hiển vi điện tử
Năm 1931, M. Noel và E. ruska người Đức đã sửa đổi máy hiện sóng điện áp cao với nguồn điện tử phóng điện cực âm lạnh và ba thấu kính điện tử, và thu được hình ảnh có độ phóng đại hơn mười lần. Kính hiển vi điện tử truyền qua được phát minh, điều này khẳng định khả năng phóng đại hình ảnh của kính hiển vi điện tử. Năm 1932, sau sự cải tiến của ruska, độ phân giải của kính hiển vi điện tử đạt tới 5{7}} nanomet, gấp khoảng 10 lần so với kính hiển vi quang học lúc bấy giờ, vượt qua giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học, vì vậy người ta bắt đầu chú ý đến kính hiển vi điện tử. Vào những năm 1940, Hill của Hoa Kỳ đã sử dụng thiết bị chống loạn thị để bù lại sự bất đối xứng quay của thấu kính điện tử, tạo nên bước đột phá mới về độ phân giải của kính hiển vi điện tử và dần đạt đến trình độ hiện đại. Ở Trung Quốc, kính hiển vi điện tử truyền qua được phát triển thành công vào năm 1958 với độ phân giải 3 nm và kính hiển vi điện tử lớn với độ phân giải 0,3 nm được chế tạo vào năm 1979.
