Onderdelen van een elektronenmicroscoop
Elektronenbron: Het is een kathode die vrije elektronen afgeeft, en een ringvormige anode versnelt elektronen. Het spanningsverschil tussen de kathode en de anode moet erg hoog zijn, meestal tussen enkele duizenden volt en drie miljoen volt.
Elektronen: Gebruikt om elektronen te focussen. Over het algemeen worden magnetische lenzen gebruikt en soms ook elektrostatische lenzen. De functie van de elektronenlens is dezelfde als die van de optische lens in de optische microscoop. De focus van de optische lens is vast, maar de focus van de elektronische lens kan worden aangepast, dus de elektronenmicroscoop heeft geen beweegbaar lenssysteem zoals een optische microscoop.
Vacuümapparaat: het vacuümapparaat wordt gebruikt om de vacuümtoestand in de microscoop te waarborgen, zodat elektronen niet op hun pad worden geabsorbeerd of afgebogen.
Monsterhouder: Monsters kunnen stabiel op de monsterhouder worden geplaatst. Daarnaast zijn er vaak apparaten die kunnen worden gebruikt om het monster te veranderen (zoals verplaatsen, roteren, verwarmen, koelen, verlengen, enz.).
Detector: Een signaal of secundair signaal dat wordt gebruikt om elektronen te verzamelen. De projectie van een monster kan direct worden verkregen met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop (Transmission Electron Microscopy TEM). Elektronen gaan door het monster in deze microscoop, dus het monster moet erg dun zijn. Het atoomgewicht van de atomen waaruit het monster bestaat, de spanning waarmee de elektronen worden versneld en de gewenste resolutie bepalen de dikte van het monster. De dikte van het monster kan variëren van enkele nanometers tot enkele micrometers. Hoe hoger de atoommassa en hoe lager de spanning, hoe dunner het monster moet zijn.
Door het lenssysteem van het objectief te veranderen, kan men het beeld direct vergroten in het brandpunt van het objectief. Hieruit kan men elektronendiffractiebeelden verkrijgen. Met behulp van deze afbeelding kan de kristalstructuur van het monster worden geanalyseerd.
Bij Energy Filtered Transmission Electron Microscopy (EFTEM) meten mensen veranderingen in de snelheid van elektronen terwijl ze door een monster gaan. Hieruit kan de chemische samenstelling van het monster worden afgeleid, zoals de verdeling van chemische elementen in het monster.
Gebruik van elektronenmicroscopen
Elektronenmicroscopen kunnen worden onderverdeeld in transmissie-elektronenmicroscopen, scanning-elektronenmicroscopen, reflectie-elektronenmicroscopen en emissie-elektronenmicroscopen op basis van hun structuren en toepassingen. Transmissie-elektronenmicroscopen worden vaak gebruikt om de fijne materiaalstructuren te observeren die niet kunnen worden opgelost door gewone microscopen; scanning-elektronenmicroscopen worden voornamelijk gebruikt om de morfologie van vaste oppervlakken te observeren, en kunnen ook worden gecombineerd met röntgendiffractometers of elektronenenergiespectrometers om elektronische microsondes te vormen voor analyse van materiaalsamenstelling; emissie-elektronenmicroscopie voor de studie van zelfuitstralende elektronenoppervlakken.
De transmissie-elektronenmicroscoop is genoemd naar de elektronenbundel die het monster binnendringt en vervolgens het beeld vergroot met de elektronenlens. Het optische pad is vergelijkbaar met dat van een optische microscoop. In dit type elektronenmicroscoop wordt het contrast in beelddetail gecreëerd door de verstrooiing van de elektronenbundel door de atomen van het monster. Het dunnere deel of het deel met lagere dichtheid van het monster heeft minder elektronenbundelverstrooiing, dus meer elektronen gaan door het objectiefdiafragma en nemen deel aan beeldvorming, en lijken helderder in het beeld. Omgekeerd lijken dikkere of dichtere delen van het monster donkerder in de afbeelding. Als het monster te dik of te dicht is, zal het contrast van het beeld verslechteren of zelfs beschadigd of vernietigd worden door de energie van de elektronenbundel te absorberen.
