طرق تصنيف وفئات المجاهر الإلكترونية
يمكن تقسيم المجاهر الإلكترونية إلى المجاهر الإلكترونية النافثة والمجاهر الإلكترونية الماسحة والمجاهر الإلكترونية الانعكاسية والمجاهر الإلكترونية الانبعاثية وفقًا لبنيتها واستخداماتها.
غالبًا ما تُستخدم المجاهر الإلكترونية النافذة لمراقبة هياكل المواد الدقيقة التي لا يمكن تمييزها بالمجاهر العادية؛ تُستخدم المجاهر الإلكترونية الماسحة بشكل أساسي لمراقبة مورفولوجيا الأسطح الصلبة، ويمكن أيضًا دمجها مع مقاييس حيود الأشعة السينية أو مقاييس طيف طاقة الإلكترون لتشكيل الإلكترون. تُستخدم المسبارات الدقيقة لتحليل تكوين المواد؛ تُستخدم المجاهر الإلكترونية الانبعاثية لدراسة الأسطح الإلكترونية ذاتية الانبعاث.
انتقال المجهر الإلكتروني
تم تسميته على اسم شعاع الإلكترون الذي يخترق العينة ثم يستخدم عدسة إلكترونية لتصوير الصورة وتكبيرها. يشبه مسار الضوء الخاص به مسار المجهر الضوئي، ويمكنه الحصول مباشرة على إسقاط العينة. من خلال تغيير نظام العدسة للعدسة الشيئية، يمكن تكبير الصورة مباشرة عند النقطة البؤرية للعدسة الشيئية. ومن هذا يمكن الحصول على صور حيود الإلكترون. يمكن استخدام هذه الصورة لتحليل التركيب البلوري للعينة. في هذا النوع من المجهر الإلكتروني، يتشكل تباين تفاصيل الصورة من خلال تشتت شعاع الإلكترون بواسطة ذرات العينة. وبما أن الإلكترونات تحتاج إلى الانتقال عبر العينة، فيجب أن تكون العينة رقيقة جدًا. يتم تحديد سمك العينة من خلال الأوزان الذرية للذرات التي تتكون منها العينة، والجهد الذي يتم عنده تسريع الإلكترونات، والدقة المطلوبة. يمكن أن يختلف سمك العينة من بضعة نانومترات إلى عدة ميكرومترات. كلما زاد الوزن الذري وانخفض الجهد، يجب أن تكون العينة أرق. يحتوي الجزء الأرق أو الأقل كثافة من العينة على تشتت أقل لشعاع الإلكترون، لذلك يمر المزيد من الإلكترونات عبر فتحة العدسة الموضوعية وتشارك في التصوير، مما يجعل الصورة تبدو أكثر سطوعًا. وعلى العكس من ذلك، فإن الأجزاء الأكثر سمكًا أو كثافة من العينة ستظهر أكثر قتامة في الصورة. إذا كانت العينة سميكة أو كثيفة جدًا، فسوف يتدهور تباين الصورة وقد يتلف أو يدمر عن طريق امتصاص طاقة شعاع الإلكترون.
دقة المجهر الإلكتروني النافذ هي {{0}}.1~0.2 نانومتر، والتكبير عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من المرات. وبما أن الإلكترونات تتناثر بسهولة أو تمتصها الأجسام، فإن قوة الاختراق تكون منخفضة، ويجب تحضير أجزاء أرق من سامسونج (عادةً من 50 إلى 100 نانومتر).
الجزء العلوي من برميل المجهر الإلكتروني النافذ عبارة عن مسدس إلكتروني. تنبعث الإلكترونات من كاثود خيوط التنغستن الساخن وتمر عبر المكثفين الأول والثاني لتركيز شعاع الإلكترون. بعد مرور شعاع الإلكترون عبر العينة، يتم تصويره على المرآة المتوسطة بواسطة العدسة الموضوعية، ثم يتم تضخيمه تدريجيًا بواسطة المرآة المتوسطة ومرآة الإسقاط، ويتم تصويره على شاشة الفلورسنت أو لوحة التصوير الفوتوغرافي الجافة. تقوم المرآة المتوسطة بشكل أساسي بضبط تيار الإثارة، ويمكن تغيير التكبير بشكل مستمر من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات. عن طريق تغيير البعد البؤري للمرآة المتوسطة، يمكن الحصول على صور المجهر الإلكتروني وصور حيود الإلكترون على أجزاء صغيرة من نفس العينة. .
المجهر الإلكتروني الماسح
لا يمر شعاع الإلكترون الخاص بالمجهر الإلكتروني الماسح عبر العينة، ولكنه يركز فقط شعاع الإلكترون على مساحة صغيرة من العينة قدر الإمكان، ثم يقوم بمسح العينة سطرًا سطرًا. تتسبب الإلكترونات الساقطة في إثارة الإلكترونات الثانوية من سطح العينة. ما يلاحظه المجهر هو الإلكترونات المنتشرة من كل نقطة. تستقبل بلورة التلألؤ الموضوعة بجوار العينة هذه الإلكترونات الثانوية وتضخمها لتعديل شدة شعاع الإلكترون في أنبوب الصورة، وبالتالي تغيير السطوع على شاشة الفلورسنت في أنبوب الصورة. الصورة عبارة عن صورة ثلاثية الأبعاد، تعكس البنية السطحية للعينة. يستمر ملف الانحراف لأنبوب الصورة في المسح بشكل متزامن مع شعاع الإلكترون على سطح العينة، بحيث تعرض شاشة الفلورسنت لأنبوب الصورة الصورة الطبوغرافية لسطح العينة، والتي تشبه مبدأ عمل التلفزيون الصناعي. وبما أن الإلكترونات الموجودة في مثل هذا المجهر ليس من الضروري أن تنتقل عبر العينة، فإن الجهد الذي يتم تسريعها به لا يجب أن يكون مرتفعًا جدًا.
يتم تحديد دقة المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أساسي من خلال قطر شعاع الإلكترون على سطح العينة. التكبير هو نسبة سعة المسح على أنبوب الصورة إلى سعة المسح على العينة، ويمكن أن يختلف بشكل مستمر من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات. لا تتطلب المجاهر الإلكترونية الماسحة عينات رفيعة جدًا؛ الصور لها تأثير ثلاثي الأبعاد قوي. يمكنهم استخدام معلومات مثل الإلكترونات الثانوية وإلكترونات الامتصاص والأشعة السينية الناتجة عن التفاعل بين حزم الإلكترون والمواد لتحليل تركيبة المواد.
يعتمد بناء المجاهر الإلكترونية الماسحة على التفاعل بين الإلكترونات والمادة. عندما تقصف شعاع من الإلكترونات الساقطة ذات الطاقة العالية سطح مادة ما، فإن المنطقة المثارة ستنتج إلكترونات ثانوية وإلكترونات أوجيه وأشعة سينية مميزة وأشعة سينية ذات طيف مستمر وإلكترونات متناثرة وإلكترونات منقولة وأشعة فوق بنفسجية ومرئية. ضوء الأشعة تحت الحمراء. الإشعاع الكهرومغناطيسي المتولد في المنطقة. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا إنشاء أزواج ثقب الإلكترون، واهتزازات الشبكة (الفونونات)، وتذبذبات الإلكترون (البلازما).
