اجزای یک میکروسکوپ الکترونی
منبع الکترون: کاتدی است که الکترون های آزاد آزاد می کند و آند حلقه ای شکل الکترون ها را شتاب می دهد. اختلاف ولتاژ بین کاتد و آند باید بسیار زیاد باشد، معمولاً بین چند هزار ولت تا سه میلیون ولت.
الکترون ها: برای تمرکز الکترون ها استفاده می شود. به طور کلی از لنزهای مغناطیسی استفاده می شود و گاهی اوقات از لنزهای الکترواستاتیک نیز استفاده می شود. عملکرد عدسی الکترونی مانند عدسی نوری در میکروسکوپ نوری است. فوکوس لنز نوری ثابت است، اما فوکوس لنز الکترونیکی را می توان تنظیم کرد، بنابراین میکروسکوپ الکترونی یک سیستم عدسی متحرک مانند میکروسکوپ نوری ندارد.
دستگاه خلاء: دستگاه خلاء برای اطمینان از وضعیت خلاء داخل میکروسکوپ استفاده می شود تا الکترون ها در مسیر خود جذب یا منحرف نشوند.
نگهدارنده نمونه: نمونه ها را می توان به طور پایدار روی نگهدارنده نمونه قرار داد. علاوه بر این، اغلب وسایلی وجود دارد که می توان از آنها برای تغییر نمونه استفاده کرد (مانند حرکت، چرخش، گرمایش، خنک کننده، طویل کردن و غیره).
آشکارساز: سیگنال یا سیگنال ثانویه ای است که برای جمع آوری الکترون ها استفاده می شود. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy TEM) می توان طرح ریزی یک نمونه را مستقیماً به دست آورد. در این میکروسکوپ الکترون ها از نمونه عبور می کنند، بنابراین نمونه باید بسیار نازک باشد. وزن اتمی اتم هایی که نمونه را تشکیل می دهند، ولتاژی که الکترون ها در آن شتاب می گیرند و وضوح مورد نظر ضخامت نمونه را تعیین می کند. ضخامت نمونه می تواند از چند نانومتر تا چند میکرومتر متغیر باشد. هر چه جرم اتمی بیشتر و ولتاژ کمتر باشد، نمونه باید نازکتر باشد.
با تغییر سیستم عدسی شیء، می توان مستقیماً تصویر را در نقطه کانونی شیئی بزرگنمایی کرد. از این می توان تصاویر پراش الکترونی را بدست آورد. با استفاده از این تصویر می توان ساختار کریستالی نمونه را تحلیل کرد.
در میکروسکوپ الکترونی عبوری فیلتر شده انرژی (EFTEM)، افراد تغییرات سرعت الکترون ها را هنگام عبور از نمونه اندازه گیری می کنند. از اینجا می توان ترکیب شیمیایی نمونه را استنباط کرد، مانند توزیع عناصر شیمیایی در نمونه.
موارد استفاده از میکروسکوپ های الکترونی
میکروسکوپ های الکترونی را می توان با توجه به ساختار و کاربردشان به میکروسکوپ های الکترونی عبوری، میکروسکوپ های الکترونی روبشی، میکروسکوپ های الکترونی بازتابی و میکروسکوپ های الکترونی گسیلی تقسیم کرد. میکروسکوپهای الکترونی عبوری اغلب برای مشاهده ساختارهای مواد ظریفی که با میکروسکوپهای معمولی قابل تشخیص نیستند استفاده میشوند. میکروسکوپهای الکترونی روبشی عمدتاً برای مشاهده مورفولوژی سطوح جامد استفاده میشوند و همچنین میتوانند با پراش سنجهای اشعه ایکس یا طیفسنجهای انرژی الکترونی ترکیب شوند تا میکروپروبهای الکترونیکی را برای تجزیه و تحلیل ترکیب مواد تشکیل دهند. میکروسکوپ الکترونی گسیلی برای مطالعه سطوح الکترونی خود ساطع
نام میکروسکوپ الکترونی عبوری به این دلیل است که پرتو الکترونی به نمونه نفوذ می کند و سپس تصویر را با عدسی الکترونی بزرگ می کند. مسیر نوری آن شبیه به یک میکروسکوپ نوری است. در این نوع میکروسکوپ الکترونی کنتراست در جزئیات تصویر با پراکندگی پرتو الکترونی توسط اتم های نمونه ایجاد می شود. قسمت نازک تر یا با چگالی کمتر نمونه، پراکندگی پرتو الکترونی کمتری دارد، بنابراین الکترون های بیشتری از دیافراگم هدف عبور کرده و در تصویربرداری شرکت می کنند و در تصویر روشن تر به نظر می رسند. برعکس، قسمت های ضخیم تر یا متراکم تر نمونه در تصویر تیره تر به نظر می رسند. اگر نمونه خیلی ضخیم یا خیلی متراکم باشد، کنتراست تصویر بدتر می شود یا حتی با جذب انرژی پرتو الکترونی آسیب دیده یا از بین می رود.
