Composition au microscope électronique
Composition du microscope électronique
Les principaux composants de sont :
Source d'électrons : Une cathode qui libère des électrons libres et une anode en forme d'anneau qui accélère les électrons. La différence de tension entre la cathode et l'anode doit être très élevée, typiquement entre des milliers de volts et 3 millions de volts.
Électron : utilisé pour focaliser les électrons. Généralement, des lentilles magnétiques sont utilisées, et parfois des lentilles électrostatiques sont utilisées. La fonction d'une lentille électronique est la même que celle d'une lentille optique dans un microscope optique. La mise au point d'une lentille optique est fixe, tandis que la mise au point d'une lentille électronique peut être ajustée, de sorte qu'un microscope électronique n'a pas de système de lentille mobile comme un microscope optique.
Appareil à vide : Un appareil à vide utilisé pour maintenir un état de vide dans un microscope, de sorte que les électrons ne soient pas absorbés ou déviés sur leur chemin.
Portoir d'échantillons : L'échantillon peut être placé de manière stable sur le portoir d'échantillons. De plus, il existe souvent des dispositifs qui peuvent être utilisés pour changer l'échantillon (tels que le déplacement, la rotation, le chauffage, le refroidissement, l'étirement, etc.).
Détecteur : un signal ou un signal secondaire utilisé pour collecter des électrons. La projection d'un échantillon peut être obtenue directement à l'aide d'un microscope électronique à transmission (MET). Dans ce microscope, les électrons traversent l'échantillon, l'échantillon doit donc être très fin. Le poids atomique des atomes qui composent l'échantillon, la tension des électrons d'accélération et la résolution souhaitée déterminent l'épaisseur de l'échantillon. L'épaisseur de l'échantillon peut aller de quelques nanomètres à quelques microns. Plus le poids atomique est élevé et plus la tension est faible, plus l'échantillon doit être mince.
En changeant le système de lentille de l'objectif, on peut directement agrandir l'image du point focal de l'objectif. A partir de celle-ci, on peut obtenir des images de diffraction électronique. L'utilisation de cette image peut analyser la structure cristalline de l'échantillon.
Dans le microscope électronique à transmission filtrée par énergie (EFTEM), les gens mesurent le changement de vitesse des électrons lorsqu'ils traversent l'échantillon. À partir de là, nous pouvons déduire la composition chimique de l'échantillon, telle que la distribution des éléments chimiques dans l'échantillon.
Le cours de développement du microscope électronique
En 1931, M. Noel et E. Ruska d'Allemagne ont modifié un oscilloscope à haute tension avec une source d'électrons à décharge à cathode froide et trois lentilles électroniques, et ont obtenu des images agrandies plus de dix fois. Ils ont inventé un microscope électronique à transmission, confirmant la possibilité d'une imagerie de grossissement par un microscope électronique. En 1932, après l'amélioration de Ruska, la capacité de résolution du microscope électronique atteignit 5 0 nanomètres, soit environ dix fois la capacité de résolution du microscope optique à l'époque, dépassant la limite de résolution du microscope optique. Par conséquent, le microscope électronique a commencé à attirer l'attention. Dans les années 1940, Hill des États-Unis a utilisé un astigmatiseur pour compenser l'asymétrie de rotation de la lentille électronique, faisant une nouvelle percée dans la résolution du microscope électronique et atteignant progressivement un niveau moderne. En Chine, un microscope électronique à transmission avec une résolution de 3 nanomètres a été développé avec succès en 1958. En 1979, un grand microscope électronique avec une résolution de 0,3 nanomètre a été développé.
Principe de construction du microscope électronique
Le microscope électronique se compose d'un barillet d'objectif, d'un système de vide et d'une armoire électrique. Le barillet d'objectif comprend principalement des composants tels qu'un canon à électrons, une lentille à électrons, un porte-échantillon, un écran fluorescent et un mécanisme photographique. Ces composants sont généralement assemblés en colonne de haut en bas ; Le système de vide se compose d'une pompe à vide mécanique, d'une pompe à diffusion, d'une soupape à vide, etc., et est relié au barillet de l'objectif par un tuyau 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 réglage et de contrôle.
La lentille électronique est le composant le plus important du barillet d'objectif d'un microscope électronique. Il utilise un champ électrique ou magnétique spatial symétrique à l'axe du barillet de l'objectif pour plier la trajectoire des électrons vers l'axe pour former un foyer. Sa fonction est similaire à celle d'une lentille convexe en verre pour focaliser le faisceau lumineux, on l'appelle donc une lentille électronique. La plupart des microscopes électroniques modernes utilisent des lentilles électromagnétiques, qui focalisent les électrons avec un champ magnétique puissant généré par un courant d'excitation continu stable traversant une bobine avec des chaussures polaires.
Le canon à électrons est un composant composé d'une cathode chaude en fil de tungstène, d'une électrode de grille et d'une cathode. Il peut émettre et former un faisceau d'électrons avec une vitesse uniforme, de sorte que la stabilité de la tension d'accélération ne doit pas être inférieure à 1/10000.
