Komposisi Mikroskop Elektron Sejarah Perkembangan Mikroskop Elektron
Komponen mikroskop elektron
Sumber elektron: Ini adalah katoda yang melepaskan elektron bebas, dan anoda berbentuk cincin mempercepat elektron. Perbedaan tegangan antara katoda dan anoda harus sangat tinggi, biasanya antara beberapa ribu volt dan tiga juta volt.
Elektron: Digunakan untuk memfokuskan elektron. Umumnya, lensa magnetik digunakan, dan terkadang lensa elektrostatis juga digunakan. Fungsi lensa elektron sama dengan fungsi lensa optik pada mikroskop optik. Fokus lensa optik tetap, tetapi fokus lensa elektronik dapat disesuaikan, sehingga mikroskop elektron tidak memiliki sistem lensa bergerak seperti mikroskop optik.
Perangkat vakum: Perangkat vakum digunakan untuk memastikan keadaan vakum di dalam mikroskop, sehingga elektron tidak akan diserap atau dibelokkan pada jalurnya.
Pemegang sampel: Sampel dapat ditempatkan pada pemegang sampel secara stabil. Selain itu, seringkali terdapat alat yang dapat digunakan untuk mengubah sampel (seperti memindahkan, memutar, memanaskan, mendinginkan, memanjang, dll.).
Detektor: Sinyal atau sinyal sekunder yang digunakan untuk mengumpulkan elektron. Proyeksi suatu sampel dapat diperoleh secara langsung dengan menggunakan mikroskop elektron transmisi (Transmission Electron Microscopy TEM). Elektron melewati sampel dalam mikroskop ini, sehingga sampel harus sangat tipis. Berat atom dari atom-atom penyusun sampel, voltase di mana elektron dipercepat, dan resolusi yang diinginkan menentukan ketebalan sampel. Ketebalan sampel dapat bervariasi dari beberapa nanometer hingga beberapa mikrometer. Semakin tinggi massa atom dan semakin rendah voltase, semakin tipis sampelnya.
Dengan mengubah sistem lensa objektif, seseorang dapat langsung memperbesar bayangan pada titik fokus objektif. Dari sini dapat diperoleh gambar difraksi elektron. Dengan menggunakan gambar ini, struktur kristal sampel dapat dianalisis.
Prinsip komposisi mikroskop elektron
Mikroskop elektron terdiri dari tiga bagian: laras lensa, sistem vakum, dan kabinet catu daya. Laras lensa terutama mencakup senjata elektron, lensa elektron, pemegang sampel, layar neon, dan mekanisme kamera. Komponen-komponen ini biasanya dirangkai menjadi kolom dari atas ke bawah; sistem vakum terdiri dari pompa vakum mekanis, pompa difusi, dan katup vakum. Pipa gas dihubungkan dengan laras lensa; kabinet daya terdiri dari generator tegangan tinggi, penstabil arus eksitasi, dan berbagai unit kontrol penyesuaian.
Lensa elektron adalah bagian terpenting dari laras lensa mikroskop elektron. Ini menggunakan medan listrik ruang atau medan magnet yang simetris dengan sumbu laras lensa untuk membengkokkan jalur elektron ke sumbu untuk membentuk fokus. Fungsinya mirip dengan lensa kaca cembung untuk memfokuskan berkas, sehingga disebut elektron. lensa. Sebagian besar mikroskop elektron modern menggunakan lensa elektromagnetik, yang memfokuskan elektron melalui medan magnet kuat yang dihasilkan oleh arus eksitasi DC yang sangat stabil yang melewati koil dengan sepatu kutub.
Pistol elektron adalah komponen yang terdiri dari katoda panas filamen tungsten, kisi-kisi dan katoda. Itu dapat memancarkan dan membentuk berkas elektron dengan kecepatan yang seragam, sehingga stabilitas tegangan percepatan harus tidak kurang dari sepersepuluh ribu.
Mikroskop elektron dapat dibagi menjadi mikroskop elektron transmisi, mikroskop elektron pemindaian, mikroskop elektron refleksi, dan mikroskop elektron emisi sesuai dengan struktur dan kegunaannya. Mikroskop elektron transmisi sering digunakan untuk mengamati struktur material halus yang tidak dapat diselesaikan dengan mikroskop biasa; mikroskop elektron pemindaian terutama digunakan untuk mengamati morfologi permukaan padat, dan juga dapat dikombinasikan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer energi elektron untuk membentuk elektronik Mikrosfer dibentuk oleh hamburan berkas elektron oleh atom-atom sampel. Bagian sampel yang lebih tipis atau dengan kepadatan lebih rendah memiliki lebih sedikit hamburan berkas elektron, sehingga lebih banyak elektron yang melewati diafragma objektif dan berpartisipasi dalam pencitraan, dan tampak lebih terang pada gambar. Sebaliknya, bagian sampel yang lebih tebal atau padat tampak lebih gelap pada gambar. Jika sampel terlalu tebal atau terlalu padat, kontras gambar akan menurun, atau bahkan rusak atau hancur karena menyerap energi berkas elektron.
Bagian atas laras lensa mikroskop elektron transmisi adalah senjata elektron. Elektron dipancarkan oleh katoda panas tungsten, dan berkas elektron difokuskan oleh kondensor pertama dan kedua. Setelah melewati sampel, berkas elektron dicitrakan pada cermin perantara oleh lensa objektif, dan kemudian diperbesar secara bertahap melalui cermin antara dan cermin proyeksi, dan kemudian dicitrakan pada layar fluoresen atau pelat fotokoheren.
Pembesaran cermin perantara dapat terus diubah dari puluhan kali menjadi ratusan ribu kali terutama melalui penyesuaian arus eksitasi; dengan mengubah panjang fokus cermin perantara, gambar mikroskopis elektron dan gambar difraksi elektron dapat diperoleh pada bagian kecil dari sampel yang sama . Untuk mempelajari sampel irisan logam yang lebih tebal, Laboratorium Optik Elektron Dulos Prancis mengembangkan mikroskop elektron tegangan ultra tinggi dengan tegangan percepatan 3500 kV.
Berkas elektron dari mikroskop elektron pemindaian tidak melewati sampel, tetapi hanya memindai dan membangkitkan elektron sekunder pada permukaan sampel. Kristal kilau yang ditempatkan di sebelah sampel menerima elektron sekunder ini, memperkuat dan memodulasi intensitas berkas elektron dari tabung gambar, sehingga mengubah kecerahan layar tabung gambar. Kumparan defleksi tabung gambar menjaga pemindaian sinkron dengan berkas elektron pada permukaan sampel, sehingga layar neon tabung gambar menampilkan gambar topografi permukaan sampel, yang mirip dengan prinsip kerja TV industri. .
Resolusi mikroskop elektron pemindaian terutama ditentukan oleh diameter berkas elektron pada permukaan sampel. Pembesaran adalah rasio amplitudo pemindaian pada tabung gambar dengan amplitudo pemindaian pada sampel, yang dapat terus diubah dari puluhan kali menjadi ratusan ribu kali. Pemindaian mikroskop elektron tidak memerlukan sampel yang sangat tipis; gambar memiliki efek tiga dimensi yang kuat; itu dapat menggunakan informasi seperti elektron sekunder, elektron yang diserap, dan sinar-X yang dihasilkan oleh interaksi berkas elektron dan zat untuk menganalisis komposisi zat.
Pistol elektron dan lensa kondensor dari mikroskop elektron pemindaian kira-kira sama dengan mikroskop elektron transmisi, tetapi untuk membuat berkas elektron lebih tipis, lensa objektif dan astigmatizer ditambahkan di bawah lensa kondensor, dan dua set lensa kondensor. balok pemindaian yang saling tegak lurus dipasang di dalam lensa objektif. gulungan. Ruang sampel di bawah lensa objektif dilengkapi dengan tahap sampel yang dapat bergerak, berputar, dan miring.
Kegunaan Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron dapat dibagi menjadi mikroskop elektron transmisi, mikroskop elektron pemindaian, mikroskop elektron refleksi, dan mikroskop elektron emisi sesuai dengan struktur dan kegunaannya. Mikroskop elektron transmisi sering digunakan untuk mengamati struktur material halus yang tidak dapat diselesaikan dengan mikroskop biasa; pemindaian mikroskop elektron terutama digunakan untuk mengamati morfologi permukaan padat, dan juga dapat dikombinasikan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer energi elektron untuk membentuk Mikroprobe elektronik untuk analisis komposisi bahan; mikroskop elektron emisi untuk mempelajari permukaan elektron yang memancarkan sendiri.
Mikroskop elektron transmisi dinamai setelah berkas elektron menembus sampel dan kemudian memperbesar gambar dengan lensa elektron. Jalur optiknya mirip dengan mikroskop optik. Dalam mikroskop elektron jenis ini, kontras dalam detail gambar dibuat oleh hamburan berkas elektron oleh atom-atom sampel. Bagian sampel yang lebih tipis atau dengan kepadatan lebih rendah memiliki lebih sedikit hamburan berkas elektron, sehingga lebih banyak elektron yang melewati diafragma objektif dan berpartisipasi dalam pencitraan, dan tampak lebih terang pada gambar. Sebaliknya, bagian sampel yang lebih tebal atau padat tampak lebih gelap pada gambar. Jika sampel terlalu tebal atau terlalu padat, kontras gambar akan menurun, atau bahkan rusak atau hancur karena menyerap energi berkas elektron.
