전자현미경의 구성원리 소개
전자 현미경은 렌즈 배럴, 진공 시스템 및 전원 캐비닛으로 구성됩니다. 렌즈 배럴은 주로 전자총, 전자 렌즈, 샘플 홀더, 형광 스크린 및 카메라 메커니즘으로 구성되며 일반적으로 위에서 아래로 기둥으로 조립됩니다. 진공 시스템은 기계식 진공 펌프, 확산 펌프 및 진공 밸브로 구성되며 공기 추출 파이프라인을 통해 렌즈 배럴과 연결됩니다. 전원 캐비닛은 고전압 발생기, 여자 전류 안정기 및 다양한 조정 제어 장치로 구성됩니다.
전자렌즈는 전자현미경의 렌즈배럴에서 가장 중요한 부분이다. 렌즈 경통의 축에 대칭인 공간 전계 또는 자기장을 사용하여 전자 궤적을 축으로 구부려 초점을 형성하는데, 이는 유리 볼록 렌즈가 광선의 초점을 맞추는 것과 유사하므로 이를 경통이라고 합니다. 전자렌즈. 대부분의 현대 전자현미경은 전자기 렌즈를 사용하며, 극슈가 있는 코일을 통과하는 매우 안정적인 DC 여기 전류에 의해 생성된 강한 자기장이 전자를 집중시킵니다.
전자총은 텅스텐 필라멘트 열음극, 그리드, 음극으로 구성된 부품입니다. 일정한 속도로 전자빔을 방출하고 형성할 수 있으므로 가속전압의 안정성이 1만분의 1 이상이어야 한다.
전자현미경은 구조와 용도에 따라 투과전자현미경, 주사전자현미경, 반사전자현미경, 방출전자현미경으로 나눌 수 있다. 투과전자현미경(TEM)은 일반 현미경으로 구별할 수 없는 미세한 물질 구조를 관찰하기 위해 자주 사용됩니다. 주사전자현미경(SEM)은 주로 고체 표면의 형태를 관찰하는 데 사용되며 X선 회절계 또는 전자 에너지 분광계와 결합할 수도 있습니다. 전자 마이크로는 시료의 원자에 의한 전자빔의 산란에 의해 형성됩니다. 시료의 얇거나 밀도가 낮은 부분에서는 전자빔의 산란이 적어서 더 많은 전자가 대물렌즈 조리개를 통과하여 이미징에 참여하게 되어 이미지에서 더 밝게 보이게 됩니다. 반대로, 샘플의 두껍거나 밀도가 높은 부분은 이미지에서 더 어둡게 나타납니다. 샘플이 너무 두껍거나 밀도가 높으면 이미지의 대비가 저하되고 심지어 전자빔의 에너지를 흡수하여 손상되거나 파괴됩니다.
투과형 전자현미경의 렌즈 경통 상단은 전자총입니다. 전자는 텅스텐 필라멘트 열음극에 의해 방출되고 첫 번째 및 두 번째 콘덴서 렌즈에 의해 집중됩니다. 전자빔이 시료를 통과한 후 대물렌즈에 의해 중간거울에 결상되고, 중간거울과 투사거울에 의해 단계적으로 증폭되어 형광판이나 사진판에 결상됩니다.
여기 전류를 조정함으로써 중간 거울의 배율을 수십배에서 수십만배까지 연속적으로 변경할 수 있습니다. 중간 거울의 초점 거리를 변경하면 동일한 샘플의 작은 부분에서 전자 현미경 이미지와 전자 회절 이미지를 얻을 수 있습니다. 두꺼운 금속 조각 샘플을 연구하기 위해 프랑스 Dulos의 전자 광학 연구소에서 가속 전압 3500kV의 초고전압 전자 현미경을 개발했습니다.
주사전자현미경의 전자빔은 시료를 통과하지 않고, 시료 표면에만 주사하여 2차 전자를 여기시킵니다. 샘플 옆에 위치한 섬광 결정은 이러한 2차 전자를 받아 증폭 후 브라운관의 전자빔 강도를 변조하여 브라운관 화면의 밝기를 변경합니다. 브라운관의 편향 코일은 샘플 표면의 전자빔과 동기 스캐닝을 유지하여 브라운관의 형광 스크린이 샘플 표면의 형태학적 이미지를 표시하며 이는 산업용 TV 세트의 작동 원리와 유사합니다.
주사전자현미경의 분해능은 주로 시료 표면의 전자빔 직경에 따라 달라집니다. 배율은 브라운관의 주사 진폭과 샘플의 주사 진폭의 비율로, 수십에서 수십만 배까지 지속적으로 변경될 수 있습니다. 주사전자현미경에는 매우 얇은 샘플이 필요하지 않습니다. 이미지는 강한 입체감을 가지고 있습니다. 전자빔과 물질의 상호작용에 의해 발생하는 2차 전자, 흡수된 전자, X선 정보를 이용하여 물질의 조성을 분석할 수 있습니다.
주사형 전자현미경의 전자총과 집광기는 투과형 전자현미경과 거의 동일하나, 전자빔을 더 얇게 만들기 위해 집광기 아래에 대물렌즈와 난시 확산판을 추가하고 2세트의 주사전자현미경을 사용한다. 서로 수직인 코일도 대물렌즈에 설치됩니다. 대물렌즈 아래 시료챔버에는 이동, 회전, 기울임이 가능한 시료테이블이 설치되어 있습니다.
