Types de microscopes électroniques
Les microscopes électroniques peuvent être divisés en microscopes électroniques à transmission, microscopes électroniques à balayage, microscopes électroniques à réflexion et microscopes électroniques à émission selon leurs structures et leurs utilisations.
Les microscopes électroniques à transmission sont souvent utilisés pour observer les structures matérielles fines qui ne peuvent pas être résolues par des microscopes ordinaires;
Les microscopes électroniques à balayage sont principalement utilisés pour observer la morphologie des surfaces solides, et peuvent également être combinés avec des diffractomètres à rayons X ou des spectromètres d'énergie électronique pour former des microsondes électroniques pour l'analyse de la composition des matériaux ;
La microscopie électronique à émission est utilisée pour l'étude des surfaces d'électrons auto-émetteurs.
(1) Microscope électronique à transmission
Les composants d'un microscope électronique à transmission (TEM) comprennent :
1. Canon à électrons : émet des électrons, composés d'une cathode, d'une grille et d'une anode.
2. Lentille de condenseur : Il s'agit d'une lentille électronique qui concentre le faisceau d'électrons et peut être utilisée pour contrôler l'intensité d'éclairage et l'angle d'ouverture.
3. Chambre d'échantillon: placez l'échantillon à observer et est équipée d'une table tournante pour modifier l'angle de l'échantillon, ainsi que d'équipements de chauffage, de refroidissement et autres.
4. Lentille d'objectif : C'est une lentille à courte distance avec un grossissement élevé, et sa fonction est de grossir l'image électronique. L'objectif est la clé pour déterminer le pouvoir de résolution et la qualité d'imagerie du microscope électronique à transmission.
5. Miroir intermédiaire : Il s'agit d'une lentille faible à grossissement variable, et sa fonction est de re-grossir l'image électronique. En ajustant le courant du miroir intermédiaire, l'image ou le diagramme de diffraction électronique de l'objet peut être sélectionné pour l'amplification.
6. Miroir de transmission : il s'agit d'une lentille puissante à fort grossissement, qui est utilisée pour agrandir davantage l'image intermédiaire après le deuxième grossissement, puis former une image sur l'écran fluorescent.
7. Pompe à vide secondaire : aspirez la chambre d'échantillon.
8. Appareil photo : utilisé pour enregistrer des images. Parce que les électrons sont faciles à disperser ou à être absorbés par des objets, le pouvoir de pénétration est faible, et la densité et l'épaisseur de l'échantillon affecteront la qualité d'imagerie finale. Des coupes ultrafines plus fines doivent être préparées, généralement 50-100 nm.
Par conséquent, l'échantillon doit être traité très mince lorsqu'il est observé avec un microscope électronique à transmission. Habituellement préparé par coupe mince ou gravure par congélation :
(1) Méthode des tranches minces
L'échantillon est généralement fixé avec de l'acide osmique et du glutaraldéhyde, noyé dans de la résine époxy et tranché par dilatation thermique ou propulsion en spirale. L'épaisseur de la tranche est de 20-50 nm et colorée avec des sels de métaux lourds pour augmenter le contraste.
(2) Méthode de gravure par congélation également connue sous le nom de méthode de fracture par congélation
Une fois les spécimens congelés dans de la neige carbonique à -100 degré ou de l'azote liquide à -196 degré, les spécimens ont été rapidement coupés avec un couteau froid. Une fois l'échantillon fracturé chauffé, la glace se sublime immédiatement dans des conditions de vide, exposant la structure fracturée, appelée gravure. Une fois la gravure terminée, une couche de platine vaporisé est pulvérisée à un angle de 45° par rapport à la section, et une couche de carbone est pulvérisée à un angle de 90° pour améliorer le contraste et la résistance. L'échantillon est ensuite digéré avec une solution d'hypochlorite de sodium, et le film de carbone et de platine est décollé, ce qu'on appelle un film complexe, qui peut révéler la morphologie de la surface gravée de l'échantillon. L'image obtenue au microscope électronique représente la structure à la surface fracturée de la cellule dans l'échantillon.
(2) Microscope électronique à balayage
Le microscope électronique à balayage (SEM) est sorti dans les années 1960 et la résolution peut atteindre 6-10 nm à l'heure actuelle.
Son principe de fonctionnement est que le faisceau d'électrons finement focalisé émis par le canon à électrons frappe l'échantillon à travers la lentille de condenseur à deux étages, la bobine de déviation et la lentille d'objectif, balaye la surface de l'échantillon et excite les électrons secondaires. La quantité d'électrons secondaires générés est liée à l'angle d'incidence du faisceau d'électrons, c'est-à-dire liée à la structure de surface de l'échantillon. Une fois les électrons secondaires collectés par le détecteur, ils sont convertis en signaux optiques par le scintillateur, puis convertis en signaux électriques par le tube photomultiplicateur et l'amplificateur pour contrôler l'intensité du faisceau d'électrons sur l'écran fluorescent et afficher une image de balayage synchronisé avec le faisceau d'électrons. L'image est une image tridimensionnelle, reflétant la structure de surface de l'échantillon.
Avant l'inspection, les spécimens du microscope électronique à balayage doivent être fixés, déshydratés, puis pulvérisés avec une couche de particules de métaux lourds. Les métaux lourds émettent des signaux électroniques secondaires sous le bombardement du faisceau d'électrons.
