Avantages du microscope électronique et du microscope optique
Le microscope électronique est un instrument basé sur les principes de l'optique électronique, qui utilise des faisceaux d'électrons et des lentilles au lieu de faisceaux lumineux et de lentilles optiques pour imager les fines structures de la matière à très fort grossissement.
La capacité de résolution d’un microscope électronique est représentée par la faible distance entre deux points adjacents qu’il peut distinguer. Dans les années 1970, la résolution d'un microscope électronique à transmission était d'environ 0,3 nanomètres (la résolution de l'œil humain était d'environ 0,1 millimètre). De nos jours, les microscopes électroniques ont un grossissement de plus de 3 millions de fois, tandis que les microscopes optiques ont un grossissement d'environ 2 000 fois. Par conséquent, les microscopes électroniques peuvent observer directement le réseau atomique soigneusement agencé de certains atomes et cristaux de métaux lourds.
Bien que les microscopes électroniques aient une bien meilleure résolution que les microscopes optiques, ils sont difficiles à observer les organismes vivants en raison de leur nécessité de travailler sous vide, et l'irradiation par faisceau électronique peut également causer des dommages aux échantillons biologiques par rayonnement. D’autres questions, telles que l’amélioration de la luminosité du canon à électrons et de la qualité des lentilles électroniques, doivent également être étudiées plus en détail.
La résolution est un indicateur important de la microscopie électronique, qui est liée à l'angle du cône et à la longueur d'onde du faisceau électronique traversant l'échantillon. La longueur d'onde de la lumière visible est d'environ {{0}} nanomètres, tandis que la longueur d'onde du faisceau d'électrons est liée à la tension d'accélération. Lorsque la tension d'accélération est de 50-100 kV, la longueur d'onde du faisceau d'électrons est d'environ 0,0053-0,0037 nanomètres. Étant donné que la longueur d'onde du faisceau électronique est beaucoup plus petite que la longueur d'onde de la lumière visible, même si l'angle du cône du faisceau électronique n'est que de 1 pour cent de celui d'un microscope optique, la résolution du microscope électronique est encore beaucoup plus grande. mieux que celui d'un microscope optique.
Le microscope électronique se compose de trois parties : un tube miroir, un système de vide et une armoire électrique. Le barillet d'objectif se compose principalement de pistolets électroniques, de lentilles électroniques, de supports d'échantillons, d'écrans fluorescents et de mécanismes de caméra, qui sont généralement assemblés en colonne de haut en bas ; Le système de vide est composé de pompes à vide mécaniques, de pompes à diffusion et de vannes à vide, et est connecté au tube miroir via une canalisation d'extraction d'air ; L'armoire de puissance est composée d'un générateur haute tension, d'un stabilisateur de courant d'excitation et de diverses unités de régulation et de contrôle.
Une lentille électronique est un composant important du tube d'un microscope électronique. Il utilise un champ électrique ou magnétique spatial symétrique à l’axe du tube pour plier la trajectoire des électrons vers l’axe, formant ainsi un foyer. Sa fonction est similaire à celle d’une lentille convexe en verre pour focaliser le faisceau de lumière, c’est pourquoi on l’appelle lentille électronique. La plupart des microscopes électroniques modernes utilisent des lentilles électromagnétiques qui focalisent les électrons à travers un champ magnétique puissant généré par un courant d'excitation continu stable traversant une bobine avec des patins polaires.
Un canon à électrons est un composant composé d'une cathode chaude en fil de tungstène, d'une grille et d'une cathode. Il peut émettre et former des faisceaux d'électrons avec une vitesse uniforme, de sorte que la stabilité de la tension d'accélération ne doit pas être inférieure au millième.
Le faisceau électronique d'un microscope électronique à balayage ne traverse pas l'échantillon et balaie et excite uniquement les électrons secondaires à la surface de l'échantillon. Le cristal de scintillation placé à côté de l’échantillon reçoit ces électrons secondaires et module l’intensité du faisceau électronique du tube-image après amplification, modifiant ainsi la luminosité de l’écran fluorescent du tube-image. La bobine de déviation du tube image est synchronisée avec le faisceau d'électrons sur la surface de l'échantillon pour le balayage, de sorte que l'écran fluorescent du tube image affiche l'image morphologique de la surface de l'échantillon, ce qui est similaire au principe de fonctionnement de la télévision industrielle.
La résolution d'un microscope électronique à balayage dépend principalement du diamètre du faisceau électronique à la surface de l'échantillon. Le grossissement est le rapport entre l'amplitude de balayage sur le tube d'imagerie et l'amplitude de balayage sur l'échantillon, qui peut changer continuellement de dizaines de fois à des centaines de milliers de fois. La microscopie électronique à balayage ne nécessite pas d'échantillons très fins ; Les images ont un fort sens de stéréoscopie ; Il peut analyser la composition des substances en utilisant des informations telles que les électrons secondaires, les électrons absorbés et les rayons X générés par l'interaction entre les faisceaux d'électrons et les substances.
Le canon à électrons et le condenseur d'un microscope électronique à balayage sont à peu près les mêmes que ceux d'un microscope électronique à transmission, mais afin de rendre le faisceau électronique plus fin, une lentille d'objectif et un astigmatiseur sont ajoutés sous le condenseur, et deux ensembles de lentilles mutuellement perpendiculaires. des bobines de balayage sont également installées à l’intérieur de l’objectif. La chambre d'échantillon située sous l'objectif est équipée d'une platine d'échantillon qui peut être déplacée, tournée et inclinée.
