ประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถแบ่งออกเป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสะท้อน และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเปล่งแสงตามโครงสร้างและการใช้งาน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านมักใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างวัสดุละเอียดที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดส่วนใหญ่จะใช้ในการสังเกตสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของแข็ง และยังสามารถใช้ร่วมกับ X-ray diffractometers หรือสเปกโตรมิเตอร์พลังงานอิเล็กตรอนเพื่อสร้างโพรบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุ
กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบเปล่งแสงใช้สำหรับการศึกษาพื้นผิวอิเลคตรอนที่เปล่งแสงเอง
(1) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ประกอบด้วย:
1. ปืนอิเล็กตรอน: ปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งประกอบด้วยแคโทด กริด และแอโนด
2. เลนส์คอนเดนเซอร์: เป็นเลนส์อิเล็กทรอนิกส์ที่รวมลำแสงอิเล็กตรอนและสามารถใช้ควบคุมความเข้มของแสงและมุมรูรับแสงได้
3. ห้องเก็บตัวอย่าง: วางตัวอย่างที่จะสังเกตและติดตั้งโต๊ะหมุนเพื่อเปลี่ยนมุมของตัวอย่าง รวมทั้งติดตั้งเครื่องทำความร้อน ความเย็น และอุปกรณ์อื่นๆ
4. เลนส์ใกล้วัตถุ: เป็นเลนส์ระยะใกล้ที่มีกำลังขยายสูง และมีหน้าที่ขยายภาพอิเล็กทรอนิกส์ เลนส์ใกล้วัตถุเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดกำลังแยกภาพและคุณภาพการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
5. กระจกระดับกลาง: เป็นเลนส์ที่อ่อนแอซึ่งมีกำลังขยายหลายระดับ และหน้าที่ของมันคือขยายภาพอิเล็กทรอนิกส์อีกครั้ง โดยการปรับกระแสของกระจกเงาตรงกลาง สามารถเลือกภาพหรือรูปแบบการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนของวัตถุสำหรับการขยายได้
6. กระจกมองข้าง: เป็นเลนส์ที่มีกำลังขยายสูงซึ่งใช้ขยายภาพระยะกลางให้ใหญ่ขึ้นหลังจากขยายครั้งที่สอง จากนั้นสร้างภาพบนหน้าจอเรืองแสง
7. ปั๊มสุญญากาศรอง: ทำให้ห้องตัวอย่างเป็นสุญญากาศ
8. อุปกรณ์กล้อง : ใช้ในการบันทึกภาพ เนื่องจากอิเล็กตรอนง่ายต่อการกระจายหรือถูกดูดกลืนโดยวัตถุ พลังงานทะลุทะลวงจึงต่ำ และความหนาแน่นและความหนาของตัวอย่างจะส่งผลต่อคุณภาพของภาพขั้นสุดท้าย ต้องเตรียมส่วนบางเฉียบที่บางกว่า โดยปกติคือ 50-100 นาโนเมตร
ดังนั้น ตัวอย่างจำเป็นต้องได้รับการแปรรูปให้บางมากเมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน มักจะเตรียมโดยการแบ่งส่วนบาง ๆ หรือการแกะสลักแบบแช่แข็ง:
(1) วิธีฝานบางๆ
ตัวอย่างมักจะได้รับการแก้ไขด้วยกรดออสมิกและกลูตาราลดีไฮด์ ฝังด้วยอีพอกซีเรซิน และหั่นเป็นชิ้นโดยการขยายตัวทางความร้อนหรือแรงขับแบบเกลียว ความหนาของชิ้นคือ 20-50 นาโนเมตร และย้อมด้วยเกลือของโลหะหนักเพื่อเพิ่มคอนทราสต์
(2) วิธีการแกะสลักแบบแช่เยือกแข็งหรือที่เรียกว่าวิธีการแตกหักแบบเยือกแข็ง
หลังจากที่ตัวอย่างถูกแช่แข็งในน้ำแข็งแห้งที่ระดับ -100 หรือไนโตรเจนเหลวที่ระดับ -196 แล้ว ชิ้นงานจะถูกตัดออกอย่างรวดเร็วด้วยมีดเย็น หลังจากที่ชิ้นงานที่แตกหักได้รับความร้อน น้ำแข็งจะระเหิดทันทีภายใต้สภาวะสุญญากาศ เผยให้เห็นโครงสร้างที่แตกหัก ซึ่งเรียกว่าการแกะสลัก หลังจากการแกะสลักเสร็จสิ้น จะมีการพ่นชั้นของแพลทินัมที่ระเหยเป็นไอที่มุม 45o ไปยังส่วน และชั้นของคาร์บอนจะถูกพ่นที่มุม 90o เพื่อเพิ่มความคมชัดและความแข็งแรง จากนั้น ตัวอย่างจะถูกย่อยด้วยสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรต์ และฟิล์มคาร์บอนและแพลทินัมจะถูกลอกออก ซึ่งเรียกว่าฟิล์มเชิงซ้อน ซึ่งสามารถเผยให้เห็นสัณฐานวิทยาของพื้นผิวที่แกะสลักของชิ้นงานทดสอบได้ ภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงถึงโครงสร้างที่ผิวแตกร้าวของเซลล์ในตัวอย่าง
(2) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ออกมาในทศวรรษที่ 1960 และในปัจจุบันมีความละเอียดถึง 6-10 นาโนเมตร
หลักการทำงานของมันคือลำแสงอิเล็กตรอนแบบละเอียดที่ปล่อยออกมาจากปืนอิเล็กตรอนกระทบตัวอย่างผ่านเลนส์คอนเดนเซอร์แบบสองขั้นตอน ขดลวดเบี่ยงเบนและเลนส์ใกล้วัตถุ สแกนพื้นผิวของตัวอย่างและกระตุ้นอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ปริมาณของอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่เกิดขึ้นจะสัมพันธ์กับมุมตกกระทบของลำอิเล็กตรอน ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่าง หลังจากที่เครื่องตรวจจับรวบรวมอิเล็กตรอนทุติยภูมิแล้ว พวกมันจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแสงโดยซินทิลเลเตอร์ จากนั้นแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์และแอมพลิฟายเออร์เพื่อควบคุมความเข้มของลำแสงอิเล็กตรอนบนหน้าจอเรืองแสง และแสดงภาพการสแกน ประสานกับลำแสงอิเล็กตรอน ภาพดังกล่าวเป็นภาพสามมิติสะท้อนโครงสร้างพื้นผิวของชิ้นงาน
ก่อนการตรวจสอบ ชิ้นงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจำเป็นต้องได้รับการแก้ไข ขจัดน้ำออก แล้วฉีดพ่นด้วยชั้นของอนุภาคโลหะหนัก โลหะหนักจะปล่อยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ทุติยภูมิภายใต้การทิ้งระเบิดของลำแสงอิเล็กตรอน
