چگونه اصول تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری متفاوت است؟
میکروسکوپ الکترونی روبشی عمدتاً شامل تصویربرداری الکترونی ثانویه پس از تابش پرتو الکترونی بر روی نمونه است، در حالی که تصویر میدان روشن میکروسکوپ الکترونی عبوری تصویربرداری الکترونی عبوری است.
میکروسکوپ الکترونی که به اختصار میکروسکوپ الکترونی نامیده می شود، پس از بیش از پنجاه سال توسعه به ابزاری ضروری و مهم در علم و فناوری مدرن تبدیل شده است.
میکروسکوپ الکترونی از سه بخش تشکیل شده است: یک لوله آینه، یک دستگاه خلاء و یک کابینت برق.
بشکه لنز عمدتاً از منابع الکترونیکی، لنزهای الکترونیکی، قفسههای نمونه، صفحههای فلورسنت و آشکارسازها تشکیل شده است که معمولاً در یک ستون از بالا به پایین مونتاژ میشوند.
عدسی های الکترونیکی برای تمرکز الکترون ها استفاده می شوند و مهمترین جزء در لوله میکروسکوپ الکترونی هستند. به طور کلی از لنزهای مغناطیسی استفاده می شود و گاهی اوقات از لنزهای الکترواستاتیک نیز استفاده می شود. از یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی فضایی متقارن با محور لوله آینه استفاده می کند تا مسیر الکترون را به سمت محور خم کند و یک کانون را تشکیل دهد. عملکرد آن مانند عدسی نوری (عدسی محدب) در میکروسکوپ نوری برای متمرکز کردن پرتو نور است، بنابراین به آن عدسی الکترونی می گویند. فوکوس یک عدسی نوری ثابت است، در حالی که فوکوس عدسی الکترونی را می توان تنظیم کرد، بنابراین یک میکروسکوپ الکترونی یک سیستم عدسی متحرک مانند یک میکروسکوپ نوری ندارد. اکثر میکروسکوپهای الکترونی مدرن از عدسیهای الکترومغناطیسی استفاده میکنند که الکترونها را از طریق یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده توسط جریان تحریک DC پایدار که از یک سیمپیچ با کفشکهای قطبی عبور میکند، متمرکز میکنند. منبع الکترونی از یک کاتدی که الکترونهای آزاد آزاد میکند، یک دروازه و یک آندی که الکترونها را در یک الگوی دایرهای شتاب میدهد تشکیل شده است. اختلاف ولتاژ بین کاتد و آند باید بسیار زیاد باشد، معمولاً بین هزاران ولت تا 3 میلیون ولت. می تواند پرتوهای الکترونی را با سرعت یکنواخت ساطع و تشکیل دهد، بنابراین پایداری ولتاژ شتاب کمتر از یک هزارم نیست.
نمونه را می توان به طور پایدار روی قفسه نمونه قرار داد و اغلب وسایلی وجود دارد که می توان از آنها برای تغییر نمونه استفاده کرد (مانند حرکت، چرخش، گرمایش، سرمایش، کشش و غیره).
چرا از صفحه نمایش فلورسنت استفاده کنیم؟ از آنجایی که پرتو الکترونی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست، لازم است از یک صفحه فلورسنت برای تبدیل پرتو الکترونی به منبع نور مرئی استفاده شود تا تصویری قابل مشاهده توسط چشم ایجاد شود.
آشکارسازها برای جمع آوری سیگنال های الکترونیکی یا سیگنال های ثانویه استفاده می شوند.
پرتو الکترونی میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه عبور نمی کند، فقط پرتو الکترونی را تا حد امکان بر روی ناحیه کوچکی از نمونه متمرکز می کند و سپس نمونه را ردیف به ردیف اسکن می کند. الکترون های برخوردی باعث می شوند که سطح نمونه با الکترون های ثانویه برانگیخته شود. میکروسکوپ الکترون های پراکنده شده از هر نقطه را مشاهده می کند. کریستال سوسوزن که در کنار نمونه قرار می گیرد، این الکترون های ثانویه را دریافت می کند، و شدت پرتو الکترونی لوله تصویر را پس از تقویت تعدیل می کند، بنابراین روشنایی صفحه فلورسنت لوله تصویر را تغییر می دهد. تصویر یک تصویر سه بعدی است که ساختار سطح نمونه را منعکس می کند. سیم پیچ انحراف لوله تصویر برای اسکن با پرتو الکترونی روی سطح نمونه هماهنگ می شود، به طوری که صفحه فلورسنت لوله تصویر تصویر مورفولوژی سطح نمونه را نشان می دهد که مشابه اصل کار تلویزیون صنعتی است. با توجه به اینکه الکترونها در چنین میکروسکوپی نیازی به انتقال از طریق نمونه ندارند، ولتاژی که الکترونها در آن شتاب میگیرند لازم نیست خیلی زیاد باشد.
وضوح یک میکروسکوپ الکترونی روبشی عمدتاً به قطر پرتو الکترونی روی سطح نمونه بستگی دارد. بزرگنمایی نسبت دامنه اسکن روی لوله تصویر به دامنه اسکن روی نمونه است که می تواند به طور مداوم از ده ها بار تا صدها هزار بار تغییر کند. میکروسکوپ الکترونی روبشی به نمونه های بسیار نازک نیاز ندارد. تصاویر دارای حس قوی تصویربرداری هستند. میتواند ترکیب مواد را با استفاده از اطلاعاتی مانند الکترونهای ثانویه، الکترونهای جذبشده، و اشعه ایکس که از برهمکنش بین پرتوهای الکترونی و مواد ایجاد میشود، تجزیه و تحلیل کند.
ساخت میکروسکوپ الکترونی روبشی بر اساس برهمکنش بین الکترون ها و ماده است. هنگامی که یک پرتوی پرانرژی انسانی از الکترونها سطح یک ماده را بمباران میکند، ناحیه برانگیخته الکترونهای ثانویه، الکترونهای اوگر، پرتو ایکس مشخصه و پیوسته، الکترونهای پراکنده عقب، الکترونهای عبوری، و تابش الکترومغناطیسی در مرئی، فرابنفش و مناطق مادون قرمز در همان زمان، جفت حفره های الکترونی، ارتعاشات شبکه (فونون ها) و نوسانات الکترونی (پلاسما) نیز می توانند تولید شوند.
