Welk principe gebruikt een elektronenmicroscoop om objecten te vergroten?
Het oplossend vermogen van een elektronenmicroscoop wordt uitgedrukt door de minimale afstand tussen twee aangrenzende punten die deze kan oplossen. In de jaren zeventig0 bedroeg de resolutie van transmissie-elektronenmicroscopen ongeveer 0,3 nanometer (het oplossend vermogen van het menselijk oog is ongeveer 0,1 millimeter). De maximale vergroting van elektronenmicroscopen is nu meer dan 3 miljoen keer, terwijl de maximale vergroting van optische microscopen ongeveer 2,000 keer is. Daarom kunnen atomen van bepaalde zware metalen en het netjes gerangschikte atoomrooster in kristallen direct worden waargenomen door elektronenmicroscopen.
Het oplossend vermogen is een belangrijke indicator van een elektronenmicroscoop, die verband houdt met de hoek van de invallende kegel en de golflengte van de elektronenbundel die door het monster gaat. De golflengte van zichtbaar licht bedraagt ongeveer 300 tot 700 nanometer, en de golflengte van de elektronenbundel houdt verband met de versnellingsspanning. Wanneer de versnellingsspanning 50 tot 100 kilovolt bedraagt, bedraagt de golflengte van de elektronenbundel ongeveer 0,0053 tot 0,0037 nanometer. Omdat de golflengte van de elektronenbundel veel kleiner is dan de golflengte van zichtbaar licht, zelfs als de kegelhoek van de elektronenbundel slechts 1% bedraagt van die van de optische microscoop, is het oplossend vermogen van de elektronenmicroscoop nog steeds veel groter dan dat. van de optische microscoop.
De elektronenmicroscoop bestaat uit drie delen: lensbuis, vacuümsysteem en voedingskast. De lenscilinder bevat voornamelijk componenten zoals een elektronenkanon, een elektronenlens, een monsterhouder, een fluorescerend scherm en een cameramechanisme. Deze componenten worden meestal van boven naar beneden tot een cilinder samengevoegd; het vacuümsysteem bestaat uit een mechanische vacuümpomp, een diffusiepomp, een vacuümklep etc. en wordt doorgepompt. De gasleiding is aangesloten op de lensbuis; de voedingskast bestaat uit een hoogspanningsgenerator, een bekrachtigingsstroomstabilisator en verschillende regeleenheden.
De elektronenlens is het belangrijkste onderdeel van de elektronenmicroscoopcilinder. Het maakt gebruik van een ruimtelijk elektrisch veld of magnetisch veld dat symmetrisch is ten opzichte van de as van de cilinder om het elektronentraject naar de as te buigen om een focus te vormen. De functie ervan is vergelijkbaar met die van een bolle glazen lens om de straal te focusseren, daarom worden deze elektronen genoemd. lens. De meeste moderne elektronenmicroscopen maken gebruik van elektromagnetische lenzen. Het sterke magnetische veld dat wordt gegenereerd door een zeer stabiele gelijkstroom-excitatiestroom die door een spoel met poolschoenen loopt, focust de elektronen.
