ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหลักการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
โครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านประกอบด้วยสองส่วน: ส่วนหลักคือระบบแสงสว่าง ระบบภาพ และสตูดิโอสังเกตการณ์ ส่วนเสริมคือระบบสูญญากาศและระบบไฟฟ้า
1. ระบบไฟส่องสว่าง
ระบบแบ่งออกเป็นสองส่วน: ปืนอิเล็กตรอนและคอนเดนเซอร์ ปืนอิเล็กตรอนประกอบด้วยไส้หลอด (แคโทด) ตาราง และขั้วบวก ไส้หลอดความร้อนปล่อยลำอิเล็กตรอนออกมา เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแอโนด อิเล็กตรอนจะถูกเร่ง ความต่างศักย์ระหว่างแอโนดและแคโทดคือแรงดันไฟเร่งทั้งหมด อิเล็กตรอนที่เร่งด้วยพลังงานจะถูกขับออกจากรูในแผ่นแอโนด พลังงานของลำอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมานั้นสัมพันธ์กับแรงดันไฟเร่ง และกริดมีบทบาทในการควบคุมรูปร่างของลำอิเล็กตรอน ลำอิเล็กตรอนมีมุมไดเวอร์เจนซ์ที่แน่นอน หลังจากปรับเลนส์คอนเดนเซอร์แล้ว จะมองเห็นลำอิเล็กตรอนคู่ขนานที่มีมุมไดเวอร์เจนซ์ที่เล็กหรือกระทั่งศูนย์ ความหนาแน่นกระแส (กระแสลำแสง) ของลำอิเล็กตรอนสามารถปรับได้โดยการปรับกระแสของเลนส์คอนเดนเซอร์
ขนาดของพื้นที่บนตัวอย่างที่ต้องการการส่องสว่างนั้นสัมพันธ์กับกำลังขยาย ยิ่งกำลังขยายสูง พื้นที่ส่องสว่างก็จะเล็กลงเท่านั้น ดังนั้น ต้องใช้ลำแสงอิเล็กตรอนที่ละเอียดกว่าในการฉายรังสีตัวอย่าง ขนาดลำแสงของลำแสงอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาโดยตรงจากปืนอิเล็กตรอนนั้นใหญ่กว่าและความเชื่อมโยงกันก็แย่เช่นกัน เพื่อที่จะใช้อิเล็กตรอนเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและได้ลำแสงอิเล็กตรอนแบบส่องสว่างที่มีความสว่างสูงและมีความสอดคล้องกันที่ดี เพื่อตอบสนองความต้องการของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่มีกำลังขยายต่างกัน ลำแสงอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากปืนอิเล็กตรอนจะต้องรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้มีลำแสงที่ต่างกัน ขนาด. , ลำแสงส่องสว่างแบบขนานประมาณ. งานนี้มักจะทำได้โดยเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าสองตัวที่เรียกว่าคอนเดนเซอร์ ในรูป C1 และ C2 เป็นตัวแทนของคอนเดนเซอร์ตัวแรกและคอนเดนเซอร์ตัวที่สองตามลำดับ โดยปกติ C1 จะยังคงเหมือนเดิม และบทบาทของมันคือการกำหนดจุดตัดของปืนอิเล็กตรอนเพื่อลดขนาดของภาพมากกว่าลำดับความสำคัญ นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งอุปกรณ์เอียงลำแสงในระบบส่องสว่างซึ่งสามารถเอียงลำอิเล็กตรอนได้ง่ายในช่วง 2 องศาถึง 3 องศาเพื่อให้แสงตัวอย่างในมุมเอียงต่างๆ
2. ระบบภาพ
ระบบประกอบด้วยองค์ประกอบออปติคัลอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ห้องเก็บตัวอย่าง เลนส์ใกล้วัตถุ กระจกกลาง ไดอะแฟรมคอนทราสต์ ไดอะแฟรมการเลี้ยวเบน เลนส์ฉายภาพ ฯลฯ ห้องตัวอย่างมีกลไกเพื่อให้แน่ใจว่าสูญญากาศของตัวเครื่องหลักจะไม่เสียหายระหว่างการเปลี่ยนตัวอย่างบ่อยครั้ง . ตัวอย่างสามารถย้ายในทิศทาง X และ Y เพื่อค้นหาตำแหน่งที่จะสังเกต ลำอิเล็กตรอนคู่ขนานที่ได้จากเลนส์บรรจบกันจะฉายรังสีตัวอย่างและนำข้อมูลที่สะท้อนถึงลักษณะของตัวอย่างหลังจากผ่านตัวอย่าง ภาพอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นภายใต้การทำงานของเลนส์ใกล้วัตถุและไดอะแฟรมคอนทราสต์ จากนั้นขยายด้วยกระจกตรงกลางและเลนส์ฉายภาพ ได้ภาพอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสุดท้ายบนหน้าจอเรืองแสง
ระบบไฟส่องสว่างจะให้ลำแสงอิเล็กตรอนที่เปล่งแสงที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งนำข้อมูลโครงสร้างของตัวอย่างหลังจากผ่านตัวอย่างและแพร่กระจายไปในทิศทางต่างๆ (เช่น เมื่อมีกลุ่มหน้าผลึกที่เป็นไปตามสมการแบรกก์ อาจสร้างมุมได้ 2 มุมใน ทิศทางที่ตัดกับลำแสงตกกระทบ ลำแสงเลี้ยวเบน) วัตถุประสงค์จะมาจากส่วนต่างๆ ของตัวอย่างที่มีทิศทางการขยายพันธุ์เดียวกัน อิเล็กตรอนมาบรรจบกันเป็นจุดเดียวบนระนาบโฟกัสด้านหลัง และอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกันจะสร้างจุดที่แตกต่างกันตามลำดับ ลำแสงตรงที่มีมุมกระเจิงเป็นศูนย์มาบรรจบกันที่จุดโฟกัสของวัตถุ ทำให้เกิดจุดศูนย์กลาง ด้วยวิธีนี้ รูปแบบการเลี้ยวเบนจะเกิดขึ้นบนระนาบโฟกัสด้านหลังของวัตถุ บนระนาบภาพของวัตถุ ลำแสงอิเล็กตรอนเหล่านี้จะรวมตัวกันอีกครั้งเพื่อการถ่ายภาพที่สัมพันธ์กัน โดยการปรับกระแสไฟของเลนส์ของเลนส์ตัวกลาง ระนาบวัตถุของเลนส์ระดับกลางและระนาบโฟกัสด้านหลังของเลนส์ใกล้วัตถุจะตรงกัน ซึ่งสามารถแสดงบนหน้าจอเรืองแสงได้ รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ได้จากด้านบนสามารถทำให้ระนาบวัตถุของเลนส์ระดับกลางตรงกับระนาบภาพของเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนั้นจึงได้ภาพที่มีกล้องจุลทรรศน์ ด้วยความร่วมมือของกระจกตรงกลางทั้งสอง ทำให้สามารถปรับความยาวและกำลังขยายของกล้องได้ในช่วงที่กว้างขึ้น
3. สตูดิโอสังเกตการณ์
ภาพอิเล็กทรอนิกส์จะสะท้อนบนหน้าจอเรืองแสง แสงฟลูออเรสเซนต์เป็นสัดส่วนกับกระแสลำแสงอิเล็กตรอน ใช้จานแห้งแบบอิเล็กทรอนิกส์แทนหน้าจอเรืองแสงเพื่อถ่ายภาพ ความสามารถในการไวแสงของเพลทแบบแห้งนั้นสัมพันธ์กับความยาวคลื่นของมัน
4. ระบบสูญญากาศ
ระบบสุญญากาศประกอบด้วยปั๊มเชิงกล ปั๊มกระจายน้ำมัน ปั๊มไอออน เครื่องมือวัดสุญญากาศ และท่อส่งสุญญากาศ หน้าที่ของมันคือการกำจัดก๊าซในกระบอกเลนส์ เพื่อให้ระดับสุญญากาศของกระบอกเลนส์ต้องสูงถึง 10-5 Torr เป็นอย่างน้อย และระดับสุญญากาศที่ดีที่สุดสามารถไปถึง 10-9-10-10 Torr หากสุญญากาศมีค่าต่ำ การชนกันระหว่างอิเล็กตรอนและโมเลกุลของแก๊สอาจทำให้เกิดการกระเจิงและส่งผลต่อคอนทราสต์ นอกจากนี้ยังทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าแรงสูงระหว่างกริดอิเล็กตรอนและแอโนด ทำให้เกิดการคายประจุระหว่างอิเล็กโทรด ก๊าซตกค้างยังสามารถกัดกร่อนไส้หลอดและทำให้ตัวอย่างปนเปื้อนได้
5. ระบบควบคุมกำลังไฟฟ้า
ความไม่เสถียรของแรงดันไฟฟ้าเร่งและกระแสแม่เหล็กของเลนส์อาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนสีอย่างรุนแรงและลดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ดังนั้นความเสถียรของแรงดันไฟเร่งและกระแสเลนส์จึงเป็นเกณฑ์สำคัญในการวัดประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน วงจร TEM ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ต่อไปนี้: แหล่งจ่ายไฟ DC แรงสูง, แหล่งจ่ายไฟกระตุ้นเลนส์, แหล่งจ่ายไฟคอยล์โก่งตัว, แหล่งจ่ายไฟความร้อนไส้หลอดปืนอิเล็กตรอน, วงจรควบคุมระบบสูญญากาศ, แหล่งจ่ายไฟปั๊มสุญญากาศ, อุปกรณ์ขับเคลื่อนกล้องและการเปิดรับแสงอัตโนมัติ วงจร
นอกจากนี้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประสิทธิภาพสูงจำนวนมากยังติดตั้งอุปกรณ์เสริมสำหรับการสแกน สเปกโทรสโกปีพลังงาน สเปกโทรสโกปีการสูญเสียพลังงานอิเล็กตรอน
