كيف تختلف مبادئ التصوير بين المجهر الإلكتروني الماسح والمجهر الإلكتروني النافذ؟
يتضمن المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أساسي التصوير الإلكتروني الثانوي بعد تشعيع شعاع الإلكترون على العينة، في حين أن صورة المجال الساطع للمجهر الإلكتروني النافذ هي التصوير الإلكتروني النافذ.
أصبح المجهر الإلكتروني، والمختصر بالمجهر الإلكتروني، أداة مهمة لا غنى عنها في العلوم والتكنولوجيا الحديثة بعد أكثر من خمسين عامًا من التطوير.
يتكون المجهر الإلكتروني من ثلاثة أجزاء: أنبوب مرآة، وجهاز فراغ، وخزانة الطاقة.
يتكون برميل العدسة بشكل أساسي من مصادر إلكترونية، وعدسات إلكترونية، ورفوف عينات، وشاشات فلورية، وكاشفات، والتي يتم تجميعها عادةً في عمود من الأعلى إلى الأسفل.
تستخدم العدسات الإلكترونية لتركيز الإلكترونات وهي العنصر الأكثر أهمية في أنبوب المجهر الإلكتروني. تُستخدم العدسات المغناطيسية عمومًا، وأحيانًا تُستخدم العدسات الكهروستاتيكية أيضًا. ويستخدم مجالًا كهربائيًا أو مغناطيسيًا مكانيًا متناظرًا مع محور أنبوب المرآة لثني مسار الإلكترون نحو المحور، وتشكيل التركيز. ووظيفتها هي نفس وظيفة العدسة البصرية (العدسة المحدبة) في المجهر الضوئي لتركيز شعاع الضوء، لذلك تسمى عدسة إلكترونية. يكون تركيز العدسة الضوئية ثابتًا، بينما يمكن تعديل تركيز العدسة الإلكترونية، لذلك لا يحتوي المجهر الإلكتروني على نظام عدسة متحرك مثل المجهر الضوئي. تستخدم معظم المجاهر الإلكترونية الحديثة العدسات الكهرومغناطيسية، التي تركز الإلكترونات من خلال مجال مغناطيسي قوي يتولد عن تيار إثارة مستمر مستمر يمر عبر ملف مزود بأحذية عمود. يتكون مصدر الإلكترون من كاثود يطلق إلكترونات حرة، وبوابة، وأنود يعمل على تسريع الإلكترونات بنمط دائري. يجب أن يكون فرق الجهد بين الكاثود والأنود مرتفعًا جدًا، عادةً بين آلاف الفولتات و3 ملايين فولت. يمكنها أن تبعث وتشكل حزم إلكترونية بسرعة موحدة، لذلك يجب ألا يقل استقرار جهد التسارع عن جزء من الألف.
يمكن وضع العينة بشكل ثابت على حامل العينات، وغالبًا ما تكون هناك أجهزة يمكن استخدامها لتغيير العينة (مثل النقل، والتدوير، والتسخين، والتبريد، والتمدد، وما إلى ذلك).
لماذا استخدام شاشة الفلورسنت؟ ولأن شعاع الإلكترون لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، فمن الضروري استخدام شاشة الفلورسنت لتحويل شعاع الإلكترون إلى مصدر ضوء مرئي من أجل تكوين صورة يمكن رؤيتها بالعين.
تستخدم أجهزة الكشف لجمع الإشارات الإلكترونية أو الإشارات الثانوية.
لا يمر شعاع الإلكترون الخاص بالمجهر الإلكتروني الماسح عبر العينة، بل يركز شعاع الإلكترون قدر الإمكان على مساحة صغيرة من العينة، ثم يقوم بمسح صف العينة صفًا تلو الآخر. تتسبب الإلكترونات الساقطة في إثارة سطح العينة بالإلكترونات الثانوية. ويلاحظ المجهر الإلكترونات المنتشرة من كل نقطة. تستقبل بلورة التلألؤ الموضوعة بجانب العينة هذه الإلكترونات الثانوية، وتقوم بتعديل شدة شعاع الإلكترون لأنبوب الصورة بعد التضخيم، وبالتالي تغيير سطوع شاشة الفلورسنت لأنبوب الصورة. الصورة هي صورة ثلاثية الأبعاد تعكس البنية السطحية للعينة. تتم مزامنة ملف الانحراف لأنبوب الصورة مع شعاع الإلكترون على سطح العينة للمسح الضوئي، بحيث تعرض شاشة الفلورسنت لأنبوب الصورة الصورة المورفولوجية لسطح العينة، والتي تشبه مبدأ عمل التلفزيون الصناعي. ونظرًا لحقيقة أن الإلكترونات الموجودة في مثل هذا المجهر لا تحتاج إلى الانتقال عبر العينة، فإن الجهد الذي تتسارع عنده الإلكترونات لا يلزم أن يكون مرتفعًا جدًا.
تعتمد دقة المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أساسي على قطر شعاع الإلكترون على سطح العينة. التكبير هو نسبة سعة المسح على أنبوب التصوير إلى سعة المسح على العينة، والتي يمكن أن تتغير باستمرار من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات. لا يتطلب المجهر الإلكتروني الماسح عينات رقيقة جدًا؛ تتمتع الصور بإحساس قوي بالتنظير المجسم؛ يمكنه تحليل تركيبة المواد باستخدام معلومات مثل الإلكترونات الثانوية والإلكترونات الممتصة والأشعة السينية الناتجة عن التفاعل بين حزم الإلكترون والمواد.
يعتمد تصنيع المجهر الإلكتروني الماسح على التفاعل بين الإلكترونات والمادة. عندما يقصف شعاع بشري عالي الطاقة من الإلكترونات سطح مادة ما، فإن المنطقة المثارة ستولد إلكترونات ثانوية وإلكترونات أوجيه وأشعة سينية مميزة ومستمرة وإلكترونات متناثرة وإلكترونات منقولة وإشعاع كهرومغناطيسي في المجالات المرئية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية. مناطق الأشعة تحت الحمراء. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا إنشاء أزواج ثقب الإلكترون، واهتزازات الشبكة (الفونونات)، وتذبذبات الإلكترون (البلازما).
