أنواع 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 مقاييس طيف الطاقة الإلكترونية لتشكيل ميكروبولوجيا إلكترونية لتحليل تكوين المواد ؛
يستخدم المجهر الإلكتروني المنبعث لدراسة أسطح الإلكترون ذاتية الانبعاث.
(1) مجهر الكتروني ناقل الحركة
تشمل مكونات المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ما يلي:
1. مسدس الإلكترون: يصدر إلكترونات تتكون من الكاثود والشبكة والأنود.
2. العدسة المكثفة: وهي عدسة إلكترونية تركز شعاع الإلكترون ويمكن استخدامها للتحكم في شدة الإضاءة وزاوية الفتحة.
3. حجرة العينة: ضع العينة المراد ملاحظتها ، وهي مزودة بطاولة دوارة لتغيير زاوية العينة ، وكذلك مجهزة بالتدفئة والتبريد وغيرها من المعدات.
4. العدسة الموضوعية: وهي عدسة قصيرة المدى ذات تكبير عالي ، وتتمثل وظيفتها في تكبير الصورة الإلكترونية. العدسة الموضوعية هي المفتاح لتحديد قوة التحليل وجودة التصوير لمجهر الإرسال الإلكتروني.
5. المرآة الوسيطة: وهي عدسة ضعيفة ذات تكبير متغير ، وتتمثل وظيفتها في إعادة تكبير الصورة الإلكترونية. من خلال ضبط تيار المرآة الوسيطة ، يمكن تحديد الصورة أو نمط حيود الإلكترون للكائن من أجل التضخيم.
6. مرآة الإرسال: إنها عدسة قوية عالية التكبير ، تستخدم لتكبير الصورة الوسيطة بعد التكبير الثاني ثم تكوين صورة على شاشة الفلورسنت.
7. مضخة تفريغ ثانوية: قم بتفريغ حجرة العينة.
8. جهاز الكاميرا: يستخدم لتسجيل الصور. نظرًا لسهولة تشتيت الإلكترونات أو امتصاصها بواسطة الأجسام ، تكون قوة الاختراق منخفضة ، وستؤثر كثافة وسمك العينة على جودة التصوير النهائية. يجب تحضير المقاطع الرقيقة جدًا ، عادةً 50-100 نانومتر.
لذلك ، تحتاج العينة إلى معالجة رقيقة جدًا عند ملاحظتها باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ. عادة ما يتم تحضيرها عن طريق التقسيم الرقيق أو النقش بالتجميد:
(1) طريقة شريحة رقيقة
عادة ما يتم تثبيت العينة بحمض الأسميك والغلوتارالدهيد ، مدمج مع راتنجات الايبوكسي ، ويتم تقطيعها عن طريق التمدد الحراري أو الدفع الحلزوني. سمك الشريحة هو 20-50 نانومتر ، وملون بأملاح المعادن الثقيلة لزيادة التباين.
(2) طريقة النقش بالتجميد المعروفة أيضًا باسم طريقة كسر التجميد
بعد أن تم تجميد العينات في ثلج جاف عند درجة -100 أو نيتروجين سائل عند درجة -196 ، تم قطع العينات بسرعة بسكين بارد. بعد تسخين العينة المكسورة ، يتصاعد الجليد فورًا تحت ظروف الفراغ ، مما يؤدي إلى تعريض الهيكل المكسور ، وهو ما يسمى بالحفر. بعد اكتمال النقش ، يتم رش طبقة من البلاتين المبخر بزاوية 45 درجة على المقطع ، ويتم رش طبقة من الكربون بزاوية 90 درجة لتعزيز التباين والقوة. يتم بعد ذلك هضم العينة بمحلول هيبوكلوريت الصوديوم ، ويتم تقشير طبقة الكربون والبلاتين ، وهو ما يسمى فيلمًا معقدًا ، والذي يمكن أن يكشف عن شكل السطح المحفور للعينة. تمثل الصورة التي تم الحصول عليها تحت المجهر الإلكتروني الهيكل على السطح المكسور للخلية في العينة.
(2) مجهر المسح الإلكتروني
ظهر مجهر المسح الإلكتروني (SEM) في الستينيات ، ويمكن أن تصل الدقة إلى 6-10 نانومتر في الوقت الحالي.
مبدأ عملها هو أن شعاع الإلكترون شديد التركيز المنبعث من مسدس الإلكترون يضرب العينة من خلال العدسة المكثفة ذات المرحلتين ، وملف الانحراف والعدسة الموضوعية ، ويمسح سطح العينة ويثير الإلكترونات الثانوية. ترتبط كمية الإلكترونات الثانوية المتولدة بزاوية سقوط حزمة الإلكترون ، أي المرتبطة ببنية سطح العينة. بعد أن يتم جمع الإلكترونات الثانوية بواسطة الكاشف ، يتم تحويلها إلى إشارات ضوئية بواسطة جهاز وميض ، ثم يتم تحويلها إلى إشارات كهربائية بواسطة الأنبوب المضخم الضوئي ومكبر الصوت للتحكم في شدة شعاع الإلكترون على شاشة الفلورسنت ، وعرض صورة مسح ضوئي متزامن مع شعاع الإلكترون. الصورة عبارة عن صورة ثلاثية الأبعاد ، تعكس بنية سطح العينة.
قبل الفحص ، يجب إصلاح عينات المجهر الإلكتروني الماسح وتجفيفها ثم رشها بطبقة من جزيئات المعادن الثقيلة. تصدر المعادن الثقيلة إشارات إلكترونية ثانوية تحت قصف شعاع الإلكترون.
