วิธีการจำแนกประเภทและประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถแบ่งออกเป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสะท้อน และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบปล่อยตามโครงสร้างและการใช้งาน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านมักใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างวัสดุขนาดเล็กที่ไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใช้เป็นหลักในการสังเกตสัณฐานวิทยาของพื้นผิวแข็ง และยังสามารถใช้ร่วมกับเครื่องเอ็กซ์เรย์ดิฟแฟรกโตมิเตอร์หรือสเปกโตรมิเตอร์พลังงานอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไมโครโพรบอิเล็กตรอนสำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเปล่งแสงใช้สำหรับการศึกษาพื้นผิวอิเล็กตรอนที่เปล่งแสงได้เอง
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
ตั้งชื่อตามลำแสงอิเล็กตรอนที่ทะลุผ่านตัวอย่าง จากนั้นใช้เลนส์อิเล็กตรอนเพื่อสร้างภาพและขยายภาพ วิถีแสงของมันคล้ายกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และสามารถรับการฉายภาพของตัวอย่างได้โดยตรง ด้วยการเปลี่ยนระบบเลนส์ของเลนส์ใกล้วัตถุ เราสามารถขยายภาพที่จุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุได้โดยตรง จากอันนี้จะได้ภาพการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน ภาพนี้สามารถใช้เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างผลึกของตัวอย่างได้ ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประเภทนี้ ความเปรียบต่างของรายละเอียดภาพเกิดจากการกระเจิงของลำอิเล็กตรอนโดยอะตอมของตัวอย่าง เนื่องจากอิเล็กตรอนจำเป็นต้องเดินทางผ่านตัวอย่าง ตัวอย่างจึงต้องมีความบางมาก ความหนาของตัวอย่างถูกกำหนดโดยน้ำหนักอะตอมของอะตอมที่ประกอบเป็นตัวอย่าง แรงดันไฟฟ้าที่ใช้เร่งอิเล็กตรอน และความละเอียดที่ต้องการ ความหนาของตัวอย่างอาจแตกต่างกันตั้งแต่ไม่กี่นาโนเมตรไปจนถึงหลายไมโครเมตร ยิ่งน้ำหนักอะตอมสูงขึ้นและแรงดันไฟฟ้ายิ่งต่ำ ตัวอย่างก็ต้องบางลง ส่วนที่บางกว่าหรือมีความหนาแน่นต่ำกว่าของตัวอย่างมีการกระเจิงของลำแสงอิเล็กตรอนน้อยกว่า ดังนั้นอิเล็กตรอนจะผ่านรูรับแสงของเลนส์ได้มากขึ้นและมีส่วนร่วมในการถ่ายภาพ ทำให้ภาพดูสว่างขึ้น ในทางกลับกัน ส่วนที่หนาขึ้นหรือหนาแน่นขึ้นของตัวอย่างจะปรากฏเข้มขึ้นในภาพ หากตัวอย่างมีความหนาหรือหนาแน่นเกินไป ความเปรียบต่างของภาพจะลดลงและอาจเสียหายหรือถูกทำลายเนื่องจากการดูดซับพลังงานของลำอิเล็กตรอน
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านคือ {{0}}.1~0.2 นาโนเมตร และกำลังขยายเป็นหมื่นถึงหลายแสนครั้ง เนื่องจากอิเล็กตรอนกระจัดกระจายหรือถูกวัตถุดูดซับได้ง่าย พลังการเจาะจึงต่ำ และต้องเตรียมส่วนที่บางเฉียบบางกว่า (ปกติ 50 ถึง 100 นาโนเมตร)
ด้านบนของกระบอกกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านคือปืนอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากแคโทดร้อนของไส้หลอดทังสเตน และผ่านคอนเดนเซอร์ตัวแรกและตัวที่สองเพื่อโฟกัสลำแสงอิเล็กตรอน หลังจากที่ลำแสงอิเล็กตรอนผ่านตัวอย่าง มันจะถูกถ่ายภาพบนกระจกตรงกลางด้วยเลนส์ใกล้วัตถุ จากนั้นจะค่อยๆ ขยายด้วยกระจกตรงกลางและกระจกฉายภาพ จากนั้นจะถูกถ่ายภาพบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์หรือแผ่นแห้งสำหรับการถ่ายภาพ กระจกกลางจะปรับกระแสกระตุ้นเป็นหลัก และสามารถเปลี่ยนกำลังขยายได้อย่างต่อเนื่องจากหลายสิบครั้งเป็นหลายแสนครั้ง ด้วยการเปลี่ยนความยาวโฟกัสของกระจกกลาง ทำให้ได้ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและภาพการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนจากส่วนเล็กๆ ของตัวอย่างเดียวกัน -
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
ลำอิเล็กตรอนของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่ผ่านตัวอย่าง แต่จะโฟกัสเฉพาะลำอิเล็กตรอนไปยังพื้นที่เล็กๆ ของตัวอย่างให้มากที่สุด จากนั้นจึงสแกนตัวอย่างทีละบรรทัด อิเล็กตรอนที่ตกกระทบทำให้อิเล็กตรอนทุติยภูมิตื่นเต้นจากพื้นผิวตัวอย่าง สิ่งที่กล้องจุลทรรศน์สังเกตคืออิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายจากแต่ละจุด ผลึกเรืองแสงวาบที่วางอยู่ข้างๆ ตัวอย่างจะรับอิเล็กตรอนทุติยภูมิเหล่านี้และขยายเพื่อปรับความเข้มของลำอิเล็กตรอนของหลอดภาพ ดังนั้นจึงเปลี่ยนความสว่างบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ของหลอดภาพ ภาพนี้เป็นภาพสามมิติที่สะท้อนโครงสร้างพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ ขดลวดโก่งของหลอดภาพจะสแกนอย่างต่อเนื่องกับลำแสงอิเล็กตรอนบนพื้นผิวของตัวอย่าง เพื่อให้หน้าจอฟลูออเรสเซนต์ของหลอดภาพแสดงภาพภูมิประเทศของพื้นผิวตัวอย่าง ซึ่งคล้ายกับหลักการทำงานของโทรทัศน์อุตสาหกรรม เนื่องจากอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์ไม่จำเป็นต้องถูกส่งผ่านตัวอย่าง แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการเร่งจึงไม่จำเป็นต้องสูงมาก
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของลำอิเล็กตรอนบนพื้นผิวตัวอย่างเป็นหลัก การขยายคืออัตราส่วนของแอมพลิจูดการสแกนบนหลอดภาพต่อแอมพลิจูดการสแกนบนตัวอย่าง และสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่หลายสิบครั้งไปจนถึงหลายแสนครั้ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่จำเป็นต้องใช้ตัวอย่างที่บางมาก ภาพมีเอฟเฟกต์สามมิติที่แข็งแกร่ง พวกเขาสามารถใช้ข้อมูลเช่นอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนดูดกลืน และรังสีเอกซ์ที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างลำอิเล็กตรอนและสสาร เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของสาร
การสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับสสาร เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนตกกระทบพื้นผิวของวัสดุ พื้นที่ที่ถูกกระตุ้นจะผลิตอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนแบบสว่าน รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะและรังสีเอกซ์สเปกตรัมต่อเนื่อง อิเล็กตรอนแบบกระจายกลับ อิเล็กตรอนที่ส่งผ่าน และรังสีที่มองเห็นได้ อัลตราไวโอเลต และ แสงอินฟราเรด รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในพื้นที่ ในเวลาเดียวกัน ก็สามารถสร้างคู่อิเล็กตรอน-โฮล การสั่นของแลตทิซ (โฟนัน) และการออสซิลเลชันของอิเล็กตรอน (พลาสมา) ได้เช่นกัน
