전자현미경 구성
전자현미경의 구성
의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
전자원: 자유 전자를 방출하는 음극과 전자를 가속시키는 고리 모양의 양극. 음극과 양극 사이의 전압 차이는 일반적으로 수천 볼트에서 3백만 볼트 사이로 매우 높아야 합니다.
전자: 전자를 집중시키는 데 사용됩니다. 일반적으로 자기렌즈를 사용하며 간혹 정전렌즈를 사용하기도 한다. 전자 렌즈의 기능은 광학 현미경의 광학 렌즈와 동일합니다. 광학렌즈는 초점이 고정되어 있는 반면 전자렌즈는 초점을 조절할 수 있기 때문에 전자현미경은 광학현미경처럼 움직이는 렌즈계가 없다.
진공 장치: 전자가 경로에서 흡수되거나 편향되지 않도록 현미경 내에서 진공 상태를 유지하는 데 사용되는 진공 장치입니다.
샘플 랙: 샘플을 샘플 랙에 안정적으로 놓을 수 있습니다. 또한 샘플을 변경하는 데 사용할 수 있는 장치(예: 이동, 회전, 가열, 냉각, 스트레칭 등)가 종종 있습니다.
검출기: 전자를 수집하는 데 사용되는 신호 또는 보조 신호. 투과 전자 현미경(TEM)을 사용하여 샘플의 투영을 직접 얻을 수 있습니다. 이 현미경에서는 전자가 샘플을 통과하므로 샘플이 매우 얇아야 합니다. 샘플을 구성하는 원자의 원자량, 가속 전자의 전압 및 원하는 분해능이 샘플의 두께를 결정합니다. 샘플의 두께는 수 나노미터에서 수 미크론까지 다양합니다. 원자량이 높을수록 전압이 낮을수록 샘플이 얇아져야 합니다.
대물렌즈의 렌즈계를 바꾸면 대물렌즈 초점의 상을 직접 확대할 수 있다. 이것으로부터 전자 회절 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 이미지를 사용하여 샘플의 결정 구조를 분석할 수 있습니다.
EFTEM(Energy Filtered Transmission Electron Microscope)에서 사람들은 전자가 샘플을 통과할 때 전자의 속도 변화를 측정합니다. 이를 통해 시료 내 화학 원소의 분포와 같은 시료의 화학 조성을 유추할 수 있습니다.
전자현미경 개발 과정
1931년 독일의 M. Noel과 E. Ruska는 냉음극 방전 전자원과 3개의 전자 렌즈로 고전압 오실로스코프를 개조하여 10배 이상 확대된 이미지를 얻었습니다. 그들은 투과전자현미경을 발명하여 전자현미경에 의한 확대 영상의 가능성을 확인하였다. 1932년 Ruska의 개선 이후 전자현미경의 분해능은 당시 광학현미경의 약 10배인 50나노미터에 도달하여 광학현미경의 분해능 한계를 돌파하였다. 그래서 전자현미경이 주목받기 시작했다. 1940년대 미국의 힐은 전자렌즈의 회전 비대칭성을 보완하기 위해 난시를 사용함으로써 전자현미경의 해상도에 새로운 돌파구를 마련했고 점차 현대적인 수준에 이르렀다. 중국에서는 1958년에 해상도 3나노미터의 투과형 전자현미경 개발에 성공하였다. 1979년에는 해상도 0.3나노미터의 대형 전자현미경이 개발되었다.
전자현미경의 구성원리
전자 현미경은 렌즈 배럴, 진공 시스템 및 전원 캐비닛으로 구성됩니다. 렌즈 배럴은 주로 전자총, 전자 렌즈, 샘플 홀더, 형광 스크린 및 사진 메커니즘과 같은 구성 요소를 포함합니다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 위에서 아래로 기둥으로 조립됩니다. 진공 시스템은 기계식 진공 펌프, 확산 펌프, 진공 밸브 등으로 구성되며 공기 추출 파이프를 통해 렌즈 배럴에 연결됩니다. 전원 캐비닛은 고전압 발생기, 여자 전류 안정기 및 다양한 조정 및 제어 장치로 구성됩니다.
전자 렌즈는 전자 현미경의 렌즈 경통에서 가장 중요한 부품입니다. 렌즈 배럴의 축에 대칭인 공간 전기장 또는 자기장을 사용하여 전자 궤적을 축을 향해 구부려 초점을 형성합니다. 그 기능은 유리 볼록 렌즈가 광선을 집속시키는 것과 유사하여 전자 렌즈라고 불립니다. 대부분의 최신 전자 현미경은 폴 슈가 있는 코일을 통해 흐르는 안정적인 DC 여기 전류에 의해 생성된 강한 자기장으로 전자의 초점을 맞추는 전자기 렌즈를 사용합니다.
전자총은 텅스텐선 열음극, 게이트 전극, 음극으로 구성된 부품이다. 균일한 속도로 전자빔을 방출 및 형성할 수 있으므로 가속 전압의 안정성은 1/10000 이상이어야 합니다.
