تكوين المجهر الإلكتروني

تكوين المجهر الإلكتروني

تكوين المجهر الإلكتروني

المكونات الرئيسية هي:

مصدر الإلكترون: كاثود يطلق الإلكترونات الحرة ، ومصعد على شكل حلقة يعمل على تسريع الإلكترونات. يجب أن يكون فرق الجهد بين الكاثود والأنود عاليًا جدًا ، عادةً بين آلاف الفولتات و 3 ملايين فولت.

الإلكترون: يستخدم لتركيز الإلكترونات. بشكل عام ، يتم استخدام العدسات المغناطيسية ، وأحيانًا يتم استخدام العدسات الكهروستاتيكية. وظيفة عدسة الإلكترون هي نفس وظيفة العدسة البصرية في المجهر الضوئي. يكون تركيز العدسة البصرية ثابتًا ، بينما يمكن ضبط تركيز العدسة الإلكترونية ، لذلك لا يحتوي المجهر الإلكتروني على نظام عدسة متحرك مثل المجهر الضوئي.

جهاز الفراغ: جهاز تفريغ يستخدم للحفاظ على حالة الفراغ داخل مجهر ، بحيث لا يتم امتصاص الإلكترونات أو انحرافها في مسارها.

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

الكاشف: إشارة أو إشارة ثانوية تستخدم لتجميع الإلكترونات. يمكن الحصول على إسقاط العينة مباشرة باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM). في هذا المجهر ، تمر الإلكترونات عبر العينة ، لذلك يجب أن تكون العينة رفيعة جدًا. يحدد الوزن الذري للذرات المكونة للعينة وفولطية الإلكترونات المتسارعة والدقة المطلوبة سمك العينة. يمكن أن يتراوح سمك العينة من بضعة نانومترات إلى بضعة ميكرونات. كلما زاد الوزن الذري وانخفض الجهد ، يجب أن تكون العينة أرق.

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

في المجهر الإلكتروني المصفاة للطاقة (EFTEM) ، يقيس الأشخاص تغير سرعة الإلكترونات أثناء مرورها عبر العينة. من هذا يمكننا استنتاج التركيب الكيميائي للعينة ، مثل توزيع العناصر الكيميائية داخل العينة.

دورة تطوير المجهر الإلكتروني

في عام 1931 ، قام م. نويل وإي. روسكا من ألمانيا بتعديل راسم الذبذبات عالي الجهد بمصدر إلكترون بتفريغ الكاثود البارد وثلاث عدسات إلكترونية ، وحصلا على صور مكبرة بأكثر من عشر مرات. لقد اخترعوا مجهرًا إلكترونيًا ناقلًا ، مما يؤكد إمكانية التصوير المكبّر بواسطة المجهر الإلكتروني. في عام 1932 ، بعد تحسين روسكا ، وصلت قدرة دقة المجهر الإلكتروني إلى 5 0 نانومتر ، أي حوالي عشرة أضعاف قدرة دقة المجهر الضوئي في ذلك الوقت ، مما أدى إلى كسر حد دقة المجهر الضوئي. لذلك ، بدأ المجهر الإلكتروني يحظى بالاهتمام. في الأربعينيات من القرن الماضي ، استخدم هيل في الولايات المتحدة جهاز الاستجماتيزر للتعويض عن عدم تناسق دوران عدسة الإلكترون ، مما أدى إلى اختراق جديد في دقة المجهر الإلكتروني ووصل تدريجيًا إلى المستوى الحديث. في الصين ، تم تطوير مجهر إلكتروني ناقل بدقة 3 نانومتر بنجاح في عام 1958. في عام 1979 ، تم تطوير مجهر إلكتروني كبير بدقة 0.3 نانومتر.

مبدأ بناء المجهر الإلكتروني

يتكون المجهر الإلكتروني من برميل عدسة ، ونظام فراغ ، وخزانة طاقة. يشتمل أسطوانة العدسة بشكل أساسي على مكونات مثل مسدس إلكتروني وعدسة إلكترونية وحامل عينة وشاشة فلورية وآلية تصوير. عادة ما يتم تجميع هذه المكونات في عمود من أعلى إلى أسفل ؛ يتكون نظام التفريغ من مضخة فراغ ميكانيكية ، ومضخة انتشار ، وصمام تفريغ ، وما إلى ذلك ، ويتم توصيله ببرميل العدسة من خلال أنبوب استخراج الهواء ؛ تتكون خزانة الطاقة من مولد عالي الجهد ، ومثبت تيار الإثارة ، ووحدات ضبط وتحكم مختلفة.

تعد عدسة الإلكترون أهم مكون في أسطوانة العدسة في المجهر الإلكتروني. يستخدم مجالًا كهربائيًا أو مغناطيسيًا مكانيًا متماثلًا مع محور أسطوانة العدسة لثني مسار الإلكترون نحو المحور لتشكيل التركيز. تشبه وظيفتها وظيفة العدسة الزجاجية المحدبة لتركيز شعاع الضوء ، لذلك تسمى عدسة الإلكترون. تستخدم معظم المجاهر الإلكترونية الحديثة العدسات الكهرومغناطيسية ، والتي تركز الإلكترونات مع مجال مغناطيسي قوي ناتج عن تيار إثارة مستقر للتيار المستمر يتدفق عبر ملف مع حذاء قطب.

يتكون مسدس الإلكترون من كاثود ساخن من سلك التنغستن ، وإلكترود بوابة ، وكاثود. يمكن أن ينبعث ويشكل شعاع إلكترون بسرعة موحدة ، لذلك يجب ألا يقل استقرار جهد التسارع عن 1/10000.