Métodos de classificação e categorias de microscópios eletrônicos
Os microscópios eletrônicos podem ser divididos em microscópios eletrônicos de transmissão, microscópios eletrônicos de varredura, microscópios eletrônicos de reflexão e microscópios eletrônicos de emissão de acordo com suas estruturas e usos.
Os microscópios eletrônicos de transmissão são frequentemente usados para observar estruturas materiais minúsculas que não podem ser distinguidas com microscópios comuns; microscópios eletrônicos de varredura são usados principalmente para observar a morfologia de superfícies sólidas e também podem ser combinados com difratômetros de raios X ou espectrômetros de energia eletrônica para formar microssondas eletrônicas são usadas para análise de composição de materiais; microscópios eletrônicos de emissão são usados para o estudo de superfícies de elétrons autoemissoras.
Microscopia eletrônica de transmissão
Seu nome vem do fato de o feixe de elétrons penetrar na amostra e, em seguida, usar uma lente de elétrons para gerar e ampliar a imagem. Seu caminho de luz é semelhante ao de um microscópio óptico e pode obter diretamente a projeção de uma amostra. Ao alterar o sistema de lentes da lente objetiva, pode-se ampliar diretamente a imagem no ponto focal da lente objetiva. A partir disso é possível obter imagens de difração de elétrons. Esta imagem pode ser usada para analisar a estrutura cristalina da amostra. Neste tipo de microscópio eletrônico, o contraste dos detalhes da imagem é formado pelo espalhamento do feixe de elétrons pelos átomos da amostra. Como os elétrons precisam viajar através da amostra, a amostra deve ser muito fina. A espessura da amostra é determinada pelos pesos atômicos dos átomos que a compõem, pela voltagem na qual os elétrons são acelerados e pela resolução desejada. A espessura da amostra pode variar de alguns nanômetros a vários micrômetros. Quanto maior o peso atômico e menor a voltagem, mais fina deve ser a amostra. A parte mais fina ou de menor densidade da amostra tem menos dispersão do feixe de elétrons, de modo que mais elétrons passam pela abertura da lente objetiva e participam da geração de imagens, fazendo com que a imagem pareça mais brilhante. Por outro lado, partes mais espessas ou densas da amostra aparecerão mais escuras na imagem. Se a amostra for muito espessa ou densa, o contraste da imagem se deteriorará e poderá até ser danificado ou destruído pela absorção da energia do feixe de elétrons.
A resolução de um microscópio eletrônico de transmissão é {{0}},1 ~ 0,2 nm e a ampliação é de dezenas de milhares a centenas de milhares de vezes. Como os elétrons são facilmente dispersos ou absorvidos pelos objetos, o poder de penetração é baixo e devem ser preparadas seções ultrafinas mais finas (geralmente de 50 a 100 nm).
A parte superior do cilindro do microscópio eletrônico de transmissão é um canhão de elétrons. Os elétrons são emitidos do cátodo quente do filamento de tungstênio e passam pelo primeiro e segundo condensadores para focar o feixe de elétrons. Depois que o feixe de elétrons passa pela amostra, ele é visualizado no espelho intermediário pela lente objetiva e, em seguida, é gradualmente amplificado pelo espelho intermediário e pelo espelho de projeção, e é visualizado na tela fluorescente ou na placa fotográfica seca. O espelho intermediário ajusta principalmente a corrente de excitação e a ampliação pode ser alterada continuamente de dezenas de vezes para centenas de milhares de vezes. Ao alterar a distância focal do espelho intermediário, imagens de microscopia eletrônica e imagens de difração de elétrons podem ser obtidas em pequenas partes da mesma amostra. .
microscópio eletrônico de varredura
O feixe de elétrons de um microscópio eletrônico de varredura não passa pela amostra, mas apenas foca o feixe de elétrons em uma pequena área da amostra, tanto quanto possível, e então varre a amostra linha por linha. Os elétrons incidentes fazem com que os elétrons secundários sejam excitados da superfície da amostra. O que o microscópio observa são os elétrons espalhados em cada ponto. O cristal de cintilação colocado próximo à amostra recebe esses elétrons secundários e os amplifica para modular a intensidade do feixe de elétrons do tubo de imagem, alterando assim o brilho na tela fluorescente do tubo de imagem. A imagem é uma imagem tridimensional, refletindo a estrutura da superfície da amostra. A bobina de deflexão do tubo de imagem mantém a varredura sincronizada com o feixe de elétrons na superfície da amostra, de modo que a tela fluorescente do tubo de imagem exibe a imagem topográfica da superfície da amostra, que é semelhante ao princípio de funcionamento da televisão industrial. Como os elétrons nesse microscópio não precisam ser transmitidos através da amostra, a voltagem na qual eles são acelerados não precisa ser muito alta.
A resolução de um microscópio eletrônico de varredura é determinada principalmente pelo diâmetro do feixe de elétrons na superfície da amostra. A ampliação é a razão entre a amplitude de varredura no tubo de imagem e a amplitude de varredura na amostra e pode variar continuamente de dezenas de vezes a centenas de milhares de vezes. Os microscópios eletrônicos de varredura não requerem amostras muito finas; as imagens têm um forte efeito tridimensional; eles podem usar informações como elétrons secundários, elétrons de absorção e raios X gerados pela interação entre feixes de elétrons e substâncias para analisar a composição das substâncias.
A construção de microscópios eletrônicos de varredura é baseada na interação entre elétrons e matéria. Quando um feixe de elétrons incidentes de alta energia bombardeia a superfície de um material, a área excitada produzirá elétrons secundários, elétrons Auger, raios X característicos e raios X de espectro contínuo, elétrons retroespalhados, elétrons transmitidos e raios visíveis, ultravioleta e luz infravermelha. radiação eletromagnética gerada na área. Ao mesmo tempo, pares elétron-buraco, vibrações de rede (fônons) e oscilações de elétrons (plasma) também podem ser gerados.
