전자현미경의 개발과정
전자현미경의 구성
전자 소스: 자유 전자를 방출하는 음극이며 환형 양극은 전자를 가속합니다. 음극과 양극 사이의 전압 차이는 일반적으로 수천 볼트에서 300만 볼트 사이로 매우 높아야 합니다.
전자: 전자를 집중시키는 데 사용됩니다. 일반적으로 자기렌즈를 사용하며, 정전렌즈를 사용하는 경우도 있다. 전자렌즈의 기능은 광학현미경의 광학렌즈와 동일하다. 광학렌즈는 초점이 고정되어 있는 반면, 전자렌즈는 초점을 조절할 수 있어 광학현미경처럼 이동 가능한 렌즈 시스템이 없습니다.
진공 장치: 진공 장치는 전자가 경로에서 흡수되거나 편향되지 않도록 현미경의 진공 상태를 보장하는 데 사용됩니다.
샘플 랙: 샘플을 샘플 랙에 안정적으로 배치할 수 있습니다. 또한 샘플을 변경하는 데 사용할 수 있는 장치(예: 이동, 회전, 가열, 냉각, 스트레칭 등)가 있는 경우도 많습니다.
검출기: 전자를 수집하는 데 사용되는 신호 또는 보조 신호입니다. 종 시료의 투영은 투과전자현미경으로 직접 얻을 수 있습니다. 이 현미경에서는 전자가 시료를 통과하므로 시료가 매우 얇아야 합니다. 샘플의 두께는 샘플을 구성하는 원자의 원자량, 가속 전자의 전압 및 원하는 분해능에 따라 결정됩니다. 샘플의 두께는 수 나노미터에서 수 마이크론까지 다양합니다. 원자량이 높을수록, 전압이 낮을수록 샘플은 더 얇아져야 합니다.
대물렌즈의 렌즈 시스템을 변경함으로써 사람들은 대물렌즈 초점의 이미지를 직접 확대할 수 있습니다. 이를 통해 사람들은 전자 회절 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 이미지를 이용하여 시료의 결정구조를 분석할 수 있습니다.
에너지 필터링 투과전자현미경(EFTEM)에서 사람들은 전자가 샘플을 통과할 때 전자의 속도 변화를 측정합니다. 이를 통해 시료 내 화학 원소의 분포 등 시료의 화학적 조성을 추론할 수 있습니다.
전자현미경의 개발과정
1931년 독일의 M. Noel과 E. ruska는 냉음극 방전 전자원과 3개의 전자 렌즈로 고전압 오실로스코프를 개조하여 10배 이상의 배율로 이미지를 얻었습니다. 투과전자현미경이 발명되어 전자현미경으로 영상을 확대할 수 있는 가능성이 확인되었습니다. 1932년 루스카의 개량 이후 전자현미경의 분해능은 당시 광학현미경의 10배 정도인 50나노미터에 이르렀고, 광학현미경의 분해능 한계를 돌파하여 사람들은 전자현미경에 주목하세요. 1940년대 미국의 힐(Hill)은 전자렌즈의 회전 비대칭성을 보상하기 위해 난시장치를 사용했는데, 이는 전자현미경의 해상도에 새로운 돌파구를 마련해 점차 현대 수준에 이르렀다. 중국에서는 1958년에 해상도 3nm의 투과전자현미경 개발에 성공했고, 1979년에는 해상도 0.3nm의 대형전자현미경이 만들어졌다.
