Avantages des microscopes électroniques par rapport aux microscopes optiques
Le microscope électronique est un instrument qui utilise un faisceau électronique et une lentille électronique au lieu d'un faisceau lumineux et d'une lentille optique selon le principe de l'optique électronique, de sorte que la structure fine du matériau soit imagée sous un très fort grossissement.
La résolution d'un microscope électronique s'exprime en termes de faible espacement entre deux points voisins qu'il peut résoudre. Dans les années 1970, la résolution d'un microscope électronique à transmission était d'environ 0,3 nanomètres. (la résolution de l'œil humain est d'environ 0,1 millimètre). De nos jours, le grand grossissement du microscope électronique est plus de 3 millions de fois, tandis que le grand grossissement du microscope optique est d'environ 2,000 fois, de sorte que le microscope électronique peut observer directement les atomes et les cristaux de certains métaux lourds dans le matrice de points atomiques soigneusement disposées.
En 1931, les sociétés allemandes Knorr et Ruska, avec une source d'électrons à décharge à cathode froide et trois lentilles électroniques, ont modifié un oscilloscope haute tension et ont obtenu un grossissement de plus d'une douzaine de fois l'image, confirmant la possibilité d'un grossissement de l'imagerie au microscope électronique. En 1932, après l'amélioration de Ruska, la résolution du microscope électronique atteignit 50 nanomètres, soit environ 10 fois la résolution du microscope optique de l'époque, et ainsi le microscope électronique commença à attirer l'attention des gens.
Dans les années 1940, Hill des États-Unis a utilisé un disperseur pour compenser l'asymétrie de rotation de la lentille électronique, de sorte que le pouvoir de résolution du microscope électronique a connu une nouvelle percée et a progressivement atteint le niveau moderne. En Chine, en 1958, le développement réussi du microscope électronique à transmission, son pouvoir de résolution de 3 nanomètres, en 1979, a permis d'atteindre le pouvoir de résolution de 0,3 nanomètres du microscope électronique à grande échelle.
Bien que la résolution du microscope électronique ait été bien meilleure que celle du microscope optique, le microscope électronique doit fonctionner dans des conditions de vide, il est donc difficile d'observer les organismes vivants, et l'irradiation du faisceau électronique rendra les échantillons biologiques par dommages causés par l'irradiation. D'autres problèmes, tels que la luminosité du canon à électrons et l'amélioration de la qualité de la lentille électronique, doivent également continuer à être étudiés.
Le pouvoir de résolution est un indice important d'un microscope électronique, qui est lié à l'angle d'incidence du cône et à la longueur d'onde du faisceau d'électrons traversant l'échantillon. La longueur d'onde de la lumière visible est d'environ {{0}} nm et la longueur d'onde du faisceau d'électrons est liée à la tension accélératrice. Lorsque la tension accélératrice est de 50 à 100 kV, la longueur d'onde du faisceau d'électrons est d'environ 0,0053 à 0,0037 nm. Comme 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 % de celui du microscope optique, la résolution du microscope électronique est toujours bien meilleure que celle du microscope optique. .
Le microscope électronique se compose de trois parties : un tube miroir, un système de vide et une armoire d'alimentation. Le canon comprend principalement un canon à électrons, une lentille électronique, un porte-échantillon, un écran fluorescent et un mécanisme de caméra ainsi que d'autres composants. Ces composants sont généralement assemblés de haut en bas dans une colonne ; le système de vide se compose d'une pompe à vide mécanique, d'une pompe de diffusion et de vannes à vide, etc., et via le pipeline de pompage connecté au corps du miroir ; l'armoire d'alimentation se compose d'un générateur haute tension, d'un stabilisateur de courant d'excitation et d'une variété d'unités de contrôle réglementaires.
La lentille électronique est une partie importante du canon du microscope électronique, elle est symétrique à l'axe du canon du champ électrique spatial ou du champ magnétique de sorte que l'électron suit l'axe de formation de la focalisation du rôle du verre convexe. lentille pour que le rôle de la focalisation du faisceau de lumière soit similaire au rôle de la lentille, c'est pourquoi on l'appelle lentille électronique. La plupart des microscopes électroniques modernes utilisent des lentilles électromagnétiques, par un courant d'excitation CC très stable à travers la bobine avec un sabot polaire généré par le champ magnétique puissant pour focaliser les électrons.
Le canon à électrons est un composant constitué d'une cathode chaude en tungstène, d'une grille et d'une cathode. Il émet et forme un faisceau d'électrons avec une vitesse uniforme, de sorte que la stabilité de la tension accélératrice ne doit pas être inférieure à une partie sur dix mille.
Les microscopes électroniques peuvent être divisés en microscopes électroniques à transmission, microscopes électroniques à balayage, microscopes électroniques à réflexion et microscopes électroniques à émission en fonction de leur structure et de leur utilisation. Le microscope électronique à transmission est souvent utilisé pour observer ceux qui, avec des microscopes ordinaires, ne peuvent pas distinguer la structure fine du matériau ; le microscope électronique à balayage est principalement utilisé pour observer la morphologie de la surface solide, mais aussi avec le diffractomètre à rayons X ou le spectromètre électronique combinés pour former la microsonde électronique, utilisée pour l'analyse de la composition du matériau ; microscope électronique à émission pour l'étude de la surface d'auto-émission des électrons.
