Nguyên lý tạo ảnh của kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi điện tử truyền qua khác nhau như thế nào
Kính hiển vi điện tử quét chủ yếu liên quan đến hình ảnh điện tử thứ cấp sau khi chiếu chùm tia điện tử lên mẫu, trong khi hình ảnh trường sáng của kính hiển vi điện tử truyền qua là hình ảnh điện tử truyền qua.
Kính hiển vi điện tử hay viết tắt là kính hiển vi điện tử đã trở thành một công cụ không thể thiếu và quan trọng trong khoa học công nghệ hiện đại sau hơn năm mươi năm phát triển.
Kính hiển vi điện tử bao gồm ba phần: ống gương, thiết bị chân không và tủ điện.
Nòng ống kính chủ yếu bao gồm các nguồn điện tử, ống kính điện tử, giá đỡ mẫu, màn hình huỳnh quang và máy dò, thường được lắp ráp thành một cột từ trên xuống dưới.
Thấu kính điện tử được sử dụng để tập trung các electron và là thành phần quan trọng nhất trong ống kính hiển vi điện tử. Thấu kính từ tính thường được sử dụng và đôi khi thấu kính tĩnh điện cũng được sử dụng. Nó sử dụng điện trường hoặc từ trường không gian đối xứng với trục của ống gương để bẻ cong quỹ đạo của electron về phía trục, tạo thành một tiêu điểm. Chức năng của nó giống như chức năng của thấu kính quang học (thấu kính lồi) trong kính hiển vi quang học để tập trung chùm tia sáng nên gọi là thấu kính điện tử. 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. Hầu hết các kính hiển vi điện tử hiện đại đều sử dụng thấu kính điện từ, giúp tập trung các electron thông qua từ trường mạnh được tạo ra bởi dòng điện kích thích DC ổn định đi qua một cuộn dây có giày cực. Nguồn điện tử bao gồm một cực âm giải phóng các điện tử tự do, một cổng và một cực dương làm tăng tốc các điện tử theo mô hình tròn. Sự chênh lệch điện áp giữa cực âm và cực dương phải rất cao, thường là từ hàng nghìn vôn đến 3 triệu vôn. Nó có thể phát ra và tạo thành các chùm tia điện tử với vận tốc đều nhau nên độ ổn định của điện áp gia tốc yêu cầu không nhỏ hơn một phần nghìn.
Mẫu có thể được đặt ổn định trên giá mẫu và thường có các thiết bị có thể được sử dụng để thay đổi mẫu (chẳng hạn như di chuyển, quay, sưởi ấm, làm mát, kéo dài, v.v.).
Tại sao nên sử dụng màn hình huỳnh quang? Vì mắt thường không thể nhìn thấy chùm tia điện tử nên cần sử dụng màn huỳnh quang để biến chùm tia điện tử thành nguồn sáng khả kiến để tạo thành hình ảnh mà mắt thường có thể nhìn thấy được.
Máy dò được sử dụng để thu thập tín hiệu điện tử hoặc tín hiệu thứ cấp.
Chùm tia điện tử của kính hiển vi điện tử quét không đi qua mẫu, chỉ tập trung chùm tia điện tử càng nhiều càng tốt vào một khu vực nhỏ của mẫu, sau đó quét từng hàng mẫu. Các electron tới làm cho bề mặt mẫu bị kích thích bởi các electron thứ cấp. Kính hiển vi quan sát các electron rải rác từ mỗi điểm. Tinh thể nhấp nháy được đặt bên cạnh mẫu sẽ nhận các electron thứ cấp này và điều chỉnh cường độ chùm tia điện tử của ống hình sau khi khuếch đại, do đó làm thay đổi độ sáng của màn hình huỳnh quang ống hình. Hình ảnh là hình ảnh ba chiều phản ánh cấu trúc bề mặt của mẫu vật. Cuộn dây lệch của ống hình được đồng bộ với chùm tia điện tử trên bề mặt mẫu để quét, nhờ đó màn huỳnh quang của ống hình hiển thị hình ảnh hình thái của bề mặt mẫu, tương tự như nguyên lý làm việc của tivi công nghiệp. Do các electron trong kính hiển vi như vậy không cần truyền qua mẫu nên điện áp tại đó các electron tăng tốc không cần phải quá cao.
Độ phân giải của kính hiển vi điện tử quét chủ yếu phụ thuộc vào đường kính của chùm tia điện tử trên bề mặt mẫu. Độ phóng đại là tỷ lệ giữa biên độ quét trên ống tạo ảnh với biên độ quét trên mẫu, có thể thay đổi liên tục từ hàng chục lần đến hàng trăm nghìn lần. Kính hiển vi điện tử quét không yêu cầu mẫu rất mỏng; Hình ảnh có cảm giác lập thể mạnh mẽ; Nó có thể phân tích thành phần của các chất bằng cách sử dụng thông tin như electron thứ cấp, electron bị hấp thụ và tia X được tạo ra bởi sự tương tác giữa chùm tia điện tử và các chất.
Việc chế tạo kính hiển vi điện tử quét dựa trên sự tương tác giữa các electron và vật chất. Khi chùm electron năng lượng cao của con người bắn phá bề mặt vật chất, vùng bị kích thích sẽ tạo ra các electron thứ cấp, electron Auger, tia X đặc trưng và liên tục, các electron tán xạ ngược, electron truyền qua và bức xạ điện từ trong vùng nhìn thấy, tia cực tím và tia cực tím. vùng hồng ngoại. Đồng thời, các cặp lỗ electron, dao động mạng (phonon) và dao động điện tử (plasma) cũng có thể được tạo ra.
