ما هو نطاق مراقبة المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني
هيكل المجهر البصري يتكون المجهر البصري بشكل عام من مرحلة ، ونظام إضاءة مكثف ، وعدسة موضوعية ، وعينية ، وآلية تركيز. يتم استخدام المرحلة لعقد الكائن المراد ملاحظته. يمكن تشغيل آلية التركيز بواسطة مقبض التركيز لجعل المرحلة تتحرك لأعلى ولأسفل من أجل الضبط الخشن والتعديل الدقيق ، بحيث يمكن تركيز الكائن المرصود وتصويره بوضوح.
يمكن تحريك الطبقة العلوية وتدويرها بدقة في المستوى الأفقي ، ويتم تعديل الجزء المرصود بشكل عام إلى مركز مجال الرؤية. يتكون نظام إضاءة الكشاف من مصدر ضوء وعدسة مكثفة. تتمثل وظيفة العدسة المكثفة في تركيز المزيد من الطاقة الضوئية على الجزء المرصود. يجب تكييف الخصائص الطيفية للإنارة مع نطاق عمل مستقبل المجهر.
تقع العدسة الموضوعية بالقرب من الكائن المرصود وهي العدسة التي تدرك مستوى التكبير من المستوى الأول. يتم تثبيت العديد من العدسات الموضوعية بتكبيرات مختلفة على محول العدسة الشيئية في نفس الوقت ، ويمكن للعدسة الشيئية ذات التكبيرات المختلفة أن تدخل مسار العمل البصري عن طريق تدوير المحول. عادة ما يكون تكبير العدسة الشيئية من 5 إلى 100 مرة. العدسة الموضوعية هي عنصر بصري يلعب دورًا حاسمًا في جودة الصورة في المجهر.
الأهداف اللونية شائعة الاستخدام والتي يمكنها تصحيح الانحراف اللوني للونين من الضوء ؛ أهداف أحادية اللون عالية الجودة يمكنها تصحيح الانحراف اللوني لثلاثة ألوان من الضوء ؛ يمكن أن تضمن أن مستوى الصورة الكامل للعدسة الموضوعية هو مستوي ، من أجل تحسين مجال الرؤية لأهداف المجال المسطح بجودة تصوير هامشية. غالبًا ما تُستخدم أهداف الغمر السائل في العدسات الموضوعية عالية الطاقة ، أي أن معامل الانكسار 1 مملوء بين السطح السفلي للعدسة الموضوعية والسطح العلوي لصفيحة العينة.
5 أو نحو ذلك ، يمكن أن تحسن بشكل كبير من دقة الملاحظة المجهرية. العدسة العينية هي عدسة تقع بالقرب من العين البشرية لتحقيق المستوى الثاني من التكبير ، وعادة ما يكون تكبير المرآة من 5 إلى 20 مرة. وفقًا لحجم مجال الرؤية الذي يمكن رؤيته ، يمكن تقسيم العدسات العينية إلى عدسات عادية ذات مجال رؤية أصغر وعدسات ذات مجال كبير (أو عدسات ذات زاوية واسعة) مع مجال رؤية أكبر.
يجب أن يكون كل من المرحلة والعدسة الموضوعية قادرين على التحرك بالنسبة للمحور البصري للعدسة الشيئية لتحقيق ضبط التركيز والحصول على صورة واضحة. عند العمل باستخدام عدسة موضوعية عالية التكبير ، غالبًا ما يكون نطاق التركيز المسموح به أصغر من ميكرون ، لذلك يجب أن يحتوي المجهر على آلية تركيز دقيق للغاية. حد تكبير المجهر هو التكبير الفعال ، ودقة المجهر تشير إلى أدنى مسافة بين نقطتي جسم يمكن تمييزهما بوضوح بواسطة المجهر.
الدقة والتكبير مفهومان متميزان ولكنهما مرتبطان. عندما لا تكون الفتحة العددية للعدسة الموضوعية المحددة كبيرة بما يكفي ، أي أن الدقة ليست عالية بما يكفي ، لا يستطيع المجهر تمييز البنية الدقيقة للكائن. في هذا الوقت ، حتى إذا تم زيادة التكبير بشكل مفرط ، يمكن فقط الحصول على صورة ذات مخطط تفصيلي كبير ولكن تفاصيل غير واضحة. يسمى التكبير غير الفعال.
من ناحية أخرى ، إذا استوفت الدقة المتطلبات وكان التكبير غير كافٍ ، فإن المجهر لديه القدرة على التحليل ، لكن الصورة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للعين البشرية رؤيتها بوضوح. لذلك ، من أجل إفساح المجال كاملاً لقوة حل المجهر ، يجب أن تتوافق الفتحة العددية بشكل معقول مع التكبير الكلي للمجهر. نظام الإضاءة المكثف له تأثير كبير على أداء التصوير بالمجهر ، ولكنه أيضًا رابط يسهل على المستخدمين التغاضي عنه.
وتتمثل وظيفتها في توفير إضاءة كافية وموحدة لسطح الجسم. يجب أن يكون شعاع المكثف قادرًا على ملء زاوية فتحة العدسة الشيئية ، وإلا فإن أعلى دقة يمكن أن تحققها العدسة الشيئية لا يمكن استخدامها بالكامل. لهذا الغرض ، يتم تزويد المكثف بغشاء فتحة متغير مماثل لتلك الموجودة في هدف التصوير ، ويمكن ضبط حجم الفتحة لضبط فتحة شعاع الإضاءة لتتناسب مع زاوية فتحة العدسة للهدف.
من خلال تغيير طريقة الإضاءة ، يمكنك الحصول على طرق مراقبة مختلفة مثل نقاط الكائن المظلمة على خلفية ساطعة (تسمى إضاءة المجال الساطع) أو نقاط الكائن الساطعة على خلفية داكنة (تسمى إضاءة المجال المظلم) ، وذلك لاكتشاف أفضل في المواقف المختلفة ومراقبة البنية المجهرية. المجهر الإلكتروني هو أداة تستبدل شعاع الضوء والعدسة الضوئية بشعاع الإلكترون وعدسة الإلكترون وفقًا لمبدأ البصريات الإلكترونية ، بحيث يمكن تصوير التركيب الدقيق للمادة بتكبير عالي جدًا.
يتم التعبير عن قوة حل المجهر الإلكتروني من خلال أصغر مسافة يمكن حلها بين نقطتين متجاورتين. في 197 0 ، كانت دقة المجاهر الإلكترونية الناقلة حوالي 0. 3 نانومتر (كانت قوة التحليل للعين البشرية حوالي 0.1 مم). الآن يبلغ الحد الأقصى لتكبير المجهر الإلكتروني أكثر من 3 ملايين مرة ، ويبلغ الحد الأقصى لتكبير المجهر الضوئي حوالي 2000 مرة ، لذلك يمكن ملاحظة ذرات بعض المعادن الثقيلة والشبكة الذرية المرتبة بدقة في البلورات مباشرة من خلال المجهر الإلكتروني.
في عام 1931 ، قام Knorr-Bremse و Ruska في ألمانيا بتعديل راسم الذبذبات عالي الجهد بمصدر إلكترون بتفريغ الكاثود البارد وثلاث عدسات إلكترونية ، وحصلا على صورة مكبرة أكثر من عشر مرات ، مما أكد إمكانية التصوير المكبر بواسطة مجهر إلكتروني . . في عام 1932 ، بعد تحسين روسكا ، وصلت قوة التحليل للميكروسكوب الإلكتروني إلى 50 نانومترًا ، أي حوالي عشرة أضعاف قوة التحليل للميكروسكوب البصري في ذلك الوقت ، لذلك بدأ المجهر الإلكتروني في جذب انتباه الناس.
في 194 0 ، استخدم هيل في الولايات المتحدة اللابؤرية للتعويض عن عدم التناسق الدوراني لعدسة الإلكترون ، مما أدى إلى اختراق جديد في القدرة التحليلية للميكروسكوب الإلكتروني ووصل تدريجيًا إلى المستوى الحديث. في الصين ، تم تطوير مجهر إلكتروني ناقل بنجاح في عام 1958 بدقة 3 نانومتر ، وفي عام 1979 تم تصنيعه بدقة 0.
3 نانومتر مجهر الكتروني كبير. على الرغم من أن القوة التحليلية للمجاهر الإلكترونية أفضل بكثير من تلك الموجودة في المجاهر الضوئية ، إلا أنه من الصعب مراقبة الكائنات الحية لأن المجاهر الإلكترونية تحتاج إلى العمل في ظل ظروف الفراغ ، كما أن تشعيع الحزم الإلكترونية سيؤدي أيضًا إلى تلف الإشعاع للعينات البيولوجية. هناك قضايا أخرى ، مثل تحسين سطوع مسدس الإلكترون وجودة عدسة الإلكترون ، تحتاج أيضًا إلى مزيد من الدراسة.
تعد قوة الحل مؤشرًا مهمًا للفحص المجهري الإلكتروني ، والذي يرتبط بزاوية المخروط الساقط والطول الموجي لشعاع الإلكترون الذي يمر عبر العينة. يبلغ الطول الموجي للضوء المرئي حوالي 3 0 من 0 إلى 700 نانومتر ، بينما يرتبط الطول الموجي لحزمة الإلكترون بجهد التسارع. عندما يكون الجهد المتسارع 50-100 كيلو فولت ، يكون الطول الموجي لحزمة الإلكترون حوالي 0.
0 053 إلى 0.0037 نانومتر. نظرًا لأن الطول الموجي لشعاع الإلكترون أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي ، حتى لو كانت زاوية مخروط شعاع الإلكترون 1 في المائة فقط من تلك الخاصة بالمجهر الضوئي ، فإن قوة حل المجهر الإلكتروني لا تزال أعلى بكثير من ذلك من المجهر الضوئي. يتكون المجهر الإلكتروني من ثلاثة أجزاء: أنبوب العدسة ونظام التفريغ وخزانة مصدر الطاقة.
يشتمل برميل العدسة بشكل أساسي على مسدس إلكتروني وعدسة إلكترونية وحامل عينة وشاشة فلورية وآلية كاميرا ، والتي يتم تجميعها عادةً في أسطوانة من أعلى إلى أسفل ؛ يتكون نظام الفراغ من مضخة تفريغ ميكانيكية ومضخة نشر وصمام تفريغ ، إلخ. يتم توصيل خط أنابيب الغاز ببرميل العدسة ؛ تتكون خزانة إمداد الطاقة من مولد عالي الجهد ومثبت تيار الإثارة ووحدات ضبط وتحكم مختلفة.
تعد عدسة الإلكترون أهم جزء في برميل المجهر الإلكتروني. يستخدم مجالًا كهربائيًا مكانيًا 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 عن طريق مجال مغناطيسي قوي يولده تيار إثارة مستقر للغاية للتيار المستمر من خلال ملف بحذاء قطب.
مدفع الإلكترون هو مكون يتكون من كاثود ساخن من خيوط التنجستن وشبكة وكاثود. يمكنها أن تصدر وتشكل شعاع إلكترون بسرعة موحدة ، وبالتالي فإن ثبات الجهد المتسارع لا يقل عن 1/10 ، 000. يمكن تقسيم المجاهر الإلكترونية إلى مجاهر إلكترونية للإرسال ، ومجاهر مسح إلكترونية ، ومجاهر إلكترونية عاكسة ، ومجاهر إلكترونية للانبعاثات وفقًا لتركيبها واستخدامها.
غالبًا ما تستخدم المجاهر الإلكترونية الناقلة لمراقبة تلك الهياكل المادية الدقيقة التي لا يمكن تمييزها 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 الإلكترونات. الميكروبات لتحليل تركيب المواد ؛ المجهر الإلكتروني للانبعاث لدراسة أسطح الإلكترون ذاتية الانبعاث.
تم تسمية مجهر الإسقاط الإلكتروني على اسم شعاع الإلكترون الذي يخترق العينة ثم يستخدم عدسة الإلكترون للتصوير والتكبير. يشبه مساره البصري مسار المجهر الضوئي. في هذا المجهر الإلكتروني ، يتم إنشاء تباين تفاصيل الصورة عن طريق تشتت شعاع الإلكترون بواسطة ذرات العينة. الأجزاء الرقيقة أو الأقل كثافة من العينة ، تشتت شعاع الإلكترون بشكل أقل ، لذلك تمر المزيد من الإلكترونات عبر الفتحة الموضوعية ، 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 يتلف أو يتلف عن طريق امتصاص طاقة شعاع الإلكترون. الجزء العلوي من أنبوب المجهر الإلكتروني ناقل الحركة هو مسدس إلكتروني. تنبعث الإلكترونات من كاثود خيوط التنجستن الساخنة وتمر عبر المكثفات الأولى والثانية لتركيز شعاع الإلكترون.
بعد اجتياز 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 الجافة الفوتوغرافية. تقوم المرآة الوسيطة بضبط تيار الإثارة بشكل أساسي ، ويمكن تغيير التكبير باستمرار من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات ؛ عن طريق تغيير البعد البؤري للمرآة الوسيطة ، يمكن الحصول على صور المجهر الإلكتروني وصور حيود الإلكترون على أجزاء صغيرة 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 يقوم فقط بمسح وإثارة الإلكترونات الثانوية على سطح العينة. تستقبل بلورة التلألؤ الموضوعة بجانب العينة هذه الإلكترونات الثانوية وتقوم بتعديل شدة شعاع الإلكترون لأنبوب الصورة بعد التضخيم ، وبالتالي تغيير السطوع على شاشة أنبوب الصورة.
يحافظ نير الانحراف لأنبوب الصورة على المسح بشكل متزامن مع شعاع الإلكترون على سطح العينة ، بحيث تعرض الشاشة الفلورية لأنبوب الصورة الصورة الطبوغرافية لسطح العينة ، والتي تشبه مبدأ عمل التلفزيون 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 مجهر المسح الإلكتروني عينات رفيعة جدًا ؛ الصورة لها تأثير قوي ثلاثي الأبعاد ؛ يمكنه تحليل تكوين المادة باستخدام معلومات مثل الإلكترونات الثانوية والإلكترونات الممتصة والأشعة السينية الناتجة عن تفاعل حزم الإلكترون مع المادة.
إن مسدس الإلكترون ومكثف المجهر الإلكتروني الماسح متماثلان تقريبًا مع مجهر الإلكترون النافذ ، ولكن من أجل جعل شعاع الإلكترون أرق ، تتم إضافة عدسة موضوعية واستجماتيزم تحت العدسة المكثفة ، ومجموعتان متبادلتان يتم أيضًا تثبيت المسح العمودي داخل العدسة الشيئية. لفه. تحتوي حجرة العينة الموجودة أسفل العدسة الموضوعية على مرحلة العينة التي يمكن تحريكها وتدويرها وإمالتها.
