تكوين تاريخ تطور المجهر الإلكتروني للميكروسكوب الإلكتروني

تكوين تاريخ تطور المجهر الإلكتروني للميكروسكوب الإلكتروني

مكونات المجهر الإلكتروني

مصدر الإلكترون: هو الكاثود الذي يطلق الإلكترونات الحرة ، ويعمل الأنود الدائري الشكل على تسريع الإلكترونات. يجب أن يكون فرق الجهد بين الكاثود والأنود عاليًا جدًا ، وعادة ما يتراوح بين عدة آلاف من الفولت وثلاثة ملايين فولت.

الإلكترونات: تستخدم لتركيز الإلكترونات. بشكل عام ، يتم استخدام العدسات المغناطيسية ، وأحيانًا تستخدم العدسات الكهروستاتيكية أيضًا. وظيفة العدسة الإلكترونية هي نفس وظيفة العدسة البصرية في المجهر الضوئي. تركيز العدسة الضوئية ثابت ، لكن يمكن تعديل تركيز العدسة الإلكترونية ، لذلك لا يحتوي المجهر الإلكتروني على نظام عدسة متحرك مثل المجهر الضوئي.

جهاز التفريغ: يستخدم جهاز التفريغ لضمان حالة الفراغ داخل المجهر ، بحيث لا يتم امتصاص الإلكترونات أو انحرافها عن مسارها.

حامل العينة: يمكن وضع العينات على حامل العينة بثبات. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما توجد أجهزة يمكن استخدامها لتغيير العينة (مثل الحركة ، والتدوير ، والتدفئة ، والتبريد ، والاستطالة ، وما إلى ذلك).

الكاشف: إشارة أو إشارة ثانوية تستخدم لتجميع الإلكترونات. يمكن الحصول على إسقاط العينة مباشرة باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (مجهر إلكتروني ناقل الحركة TEM). تمر الإلكترونات عبر العينة في هذا المجهر ، لذلك يجب أن تكون العينة رفيعة جدًا. يحدد الوزن الذري للذرات المكونة للعينة ، والجهد الذي يتم عنده تسريع الإلكترونات ، والدقة المطلوبة سمك العينة. يمكن أن يختلف سمك العينة من بضعة نانومترات إلى بضعة ميكرومتر. كلما زادت الكتلة الذرية وانخفض الجهد ، يجب أن تكون العينة أرق.

عن طريق تغيير نظام العدسة للهدف ، يمكن للمرء أن يكبر الصورة مباشرة عند النقطة المحورية للهدف. من هذا يمكن للمرء الحصول على صور حيود الإلكترون. باستخدام هذه الصورة ، يمكن تحليل التركيب البلوري للعينة.

مبدأ تكوين المجهر الإلكتروني
يتكون المجهر الإلكتروني من ثلاثة أجزاء: أسطوانة العدسة ، ونظام فراغ ، وخزانة إمداد الطاقة. يشتمل برميل العدسة بشكل أساسي على مسدسات إلكترونية وعدسات إلكترونية وحاملات عينات وشاشات فلورية وآليات الكاميرا. عادة ما يتم تجميع هذه المكونات في عمود من أعلى إلى أسفل ؛ يتكون نظام التفريغ من مضخات تفريغ ميكانيكية ومضخات نشر وصمامات تفريغ. خط أنابيب الغاز متصل ببرميل العدسة ؛ تتكون خزانة الطاقة من مولد عالي الجهد ومثبت تيار الإثارة ووحدات تحكم ضبط متنوعة.

تعد عدسة الإلكترون أهم جزء في برميل عدسة المجهر الإلكتروني. يستخدم مجالًا كهربائيًا فضائيًا أو مجالًا مغناطيسيًا متماثلًا مع محور أسطوانة العدسة لثني مسار الإلكترون إلى المحور لتشكيل التركيز. تشبه وظيفتها وظيفة العدسة الزجاجية المحدبة لتركيز الحزمة ، لذلك يطلق عليها الإلكترون. عدسة. تستخدم معظم المجاهر الإلكترونية الحديثة العدسات الكهرومغناطيسية ، والتي تركز الإلكترونات من خلال مجال مغناطيسي قوي يولده تيار إثارة مستقر للغاية يمر عبر ملف مزود بحذاء قطب.

مدفع الإلكترون هو مكون يتكون من كاثود ساخن من خيوط التنجستن وشبكة وكاثود. يمكن أن ينبعث ويشكل حزمة إلكترونية بسرعة موحدة ، لذلك يجب ألا يقل استقرار الجهد المتسارع عن واحد على عشرة آلاف.

يمكن تقسيم المجاهر الإلكترونية إلى مجاهر إلكترونية للإرسال ، ومجاهر مسح إلكترونية ، ومجاهر إلكترونية عاكسة ، ومجاهر إلكترونية للانبعاثات وفقًا لهياكلها واستخداماتها. غالبًا ما تستخدم مجاهر الإرسال الإلكترونية لمراقبة الهياكل المادية الدقيقة التي لا يمكن حلها بواسطة المجاهر العادية ؛ تُستخدم المجاهر الإلكترونية الماسحة بشكل أساسي لمراقبة شكل الأسطح الصلبة ، ويمكن أيضًا دمجها مع مقاييس حيود الأشعة السينية أو مقاييس طيف الطاقة الإلكترونية لتكوين الكرات المجهرية عن طريق تشتت شعاع الإلكترون بواسطة ذرات العينة. يحتوي الجزء الأرق أو الأقل كثافة من العينة على تشتت أقل لحزمة الإلكترون ، بحيث تمر المزيد من الإلكترونات عبر الحجاب الحاجز الموضوعي وتشارك في التصوير ، وتبدو أكثر إشراقًا في الصورة. على العكس من ذلك ، تظهر الأجزاء السميكة أو الأكثر كثافة من العينة أغمق في الصورة. إذا كانت العينة سميكة جدًا أو كثيفة جدًا ، فسوف يتدهور تباين الصورة ، أو حتى يتلف أو يتلف عن طريق امتصاص طاقة شعاع الإلكترون.

الجزء العلوي من ماسورة عدسة المجهر الإلكتروني للإرسال عبارة عن مسدس إلكتروني. تنبعث الإلكترونات من كاثود التنجستن الساخن ، ويتم تركيز حزم الإلكترون بواسطة المكثفات الأولى والثانية. بعد المرور عبر العينة ، يتم تصوير شعاع الإلكترون على المرآة الوسيطة بواسطة العدسة الموضوعية ، ثم يتم تكبيره خطوة بخطوة عبر المرآة الوسيطة ومرآة الإسقاط ، ثم يتم تصويره على شاشة الفلورسنت أو اللوحة المتماسكة الضوئية.

يمكن تغيير تكبير المرآة الوسيطة باستمرار من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات بشكل أساسي من خلال ضبط تيار الإثارة ؛ من خلال تغيير البعد البؤري للمرآة الوسيطة ، يمكن الحصول على صور مجهرية إلكترونية وصور حيود الإلكترون على الأجزاء الصغيرة من نفس العينة. من أجل دراسة عينات الشرائح المعدنية السميكة ، طور مختبر Dulos Electron Optics الفرنسي مجهرًا إلكترونيًا عالي الجهد بجهد متسارع يبلغ 3500 كيلو فولت.

لا يمر شعاع الإلكترون الخاص بالمجهر الإلكتروني الماسح عبر العينة ، ولكنه يمسح ويثير الإلكترونات الثانوية فقط على سطح العينة. تستقبل بلورة التلألؤ الموضوعة بجوار العينة هذه الإلكترونات الثانوية ، وتضخم وتعدل شدة شعاع الإلكترون لأنبوب الصورة ، وبالتالي تغير السطوع على شاشة أنبوب الصورة. يحافظ ملف الانحراف لأنبوب الصورة على المسح المتزامن مع شعاع الإلكترون على سطح العينة ، بحيث تعرض الشاشة الفلورية لأنبوب الصورة الصورة الطبوغرافية لسطح العينة ، والتي تشبه مبدأ العمل للتلفزيون الصناعي .

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 ، والتي يمكن تغييرها باستمرار من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات. لا يتطلب المسح المجهري الإلكتروني عينات رفيعة جدًا ؛ الصورة لها تأثير قوي ثلاثي الأبعاد ؛ يمكنه استخدام معلومات مثل الإلكترونات الثانوية والإلكترونات الممتصة والأشعة السينية الناتجة عن تفاعل حزم الإلكترون والمواد لتحليل تكوين المواد.

إن مسدس الإلكترون وعدسة المكثف لمجهر الإلكترون الماسح هي تقريبًا نفس تلك الموجودة في المجهر الإلكتروني للإرسال ، ولكن من أجل جعل شعاع الإلكترون أرق ، تتم إضافة عدسة موضوعية واستجماتيزر تحت عدسة المكثف ، ومجموعتين من يتم تثبيت أشعة مسح متعامدة بشكل متبادل داخل العدسة الشيئية. لفه. تم تجهيز حجرة العينة الموجودة أسفل العدسة الشيئية بمرحلة عينة يمكنها التحرك والتدوير والإمالة.

استخدامات المجاهر الإلكترونية
يمكن تقسيم المجاهر الإلكترونية إلى مجاهر إلكترونية للإرسال ، ومجاهر مسح إلكترونية ، ومجاهر إلكترونية عاكسة ، ومجاهر إلكترونية للانبعاثات وفقًا لهياكلها واستخداماتها. غالبًا ما تستخدم مجاهر الإرسال الإلكترونية لمراقبة الهياكل المادية الدقيقة التي لا يمكن حلها بواسطة المجاهر العادية ؛ تُستخدم مجاهر المسح الإلكتروني بشكل أساسي لمراقبة شكل الأسطح الصلبة ، ويمكن أيضًا دمجها مع مقاييس حيود الأشعة السينية أو مطياف طاقة الإلكترون لتشكيل ميكروبولوجيا إلكترونية لتحليل تكوين المواد ؛ المجهر الإلكتروني المنبعث لدراسة أسطح الإلكترون ذاتية الانبعاث.

تم تسمية المجهر الإلكتروني النافذ على اسم شعاع الإلكترون الذي يخترق العينة ثم يكبر الصورة بعدسة الإلكترون. يشبه مساره البصري مسار المجهر الضوئي. في هذا النوع من المجهر الإلكتروني ، يتم إنشاء التباين في تفاصيل الصورة عن طريق تشتت شعاع الإلكترون بواسطة ذرات العينة. يحتوي الجزء الأرق أو الأقل كثافة من العينة على تشتت أقل لحزمة الإلكترون ، بحيث تمر المزيد من الإلكترونات عبر الحجاب الحاجز الموضوعي وتشارك في التصوير ، وتبدو أكثر إشراقًا في الصورة. على العكس من ذلك ، تظهر الأجزاء السميكة أو الأكثر كثافة من العينة أغمق في الصورة. إذا كانت العينة سميكة جدًا أو كثيفة جدًا ، فسوف يتدهور تباين الصورة ، أو حتى يتلف أو يتلف عن طريق امتصاص طاقة شعاع الإلكترون.