Pengantar prinsip komposisi mikroskop elektron
Mikroskop elektron terdiri dari tabung lensa, sistem vakum, dan kabinet listrik. Laras lensa terutama terdiri dari senapan elektron, lensa elektron, tempat sampel, layar fluoresen, dan mekanisme kamera, yang biasanya dirangkai menjadi kolom dari atas ke bawah; Sistem vakum terdiri dari pompa vakum mekanis, pompa difusi dan katup vakum, dan dihubungkan dengan tabung lensa melalui pipa ekstraksi udara; Kabinet daya terdiri dari generator tegangan tinggi, penstabil arus eksitasi, dan berbagai unit kontrol penyesuaian.
Lensa elektron merupakan bagian terpenting dalam laras lensa mikroskop elektron. Ia menggunakan medan listrik spasial atau medan magnet yang simetris dengan sumbu laras lensa untuk membengkokkan lintasan elektron ke sumbu untuk membentuk fokus, yang mirip dengan lensa kaca cembung untuk memfokuskan berkas cahaya, sehingga disebut dengan lensa elektron. Kebanyakan mikroskop elektron modern menggunakan lensa elektromagnetik, dan medan magnet kuat yang dihasilkan oleh arus eksitasi DC yang sangat stabil yang melewati kumparan dengan sepatu tiang memfokuskan elektron.
Pistol elektron adalah komponen yang terdiri dari katoda panas filamen tungsten, kisi-kisi, dan katoda. Ia dapat memancarkan dan membentuk berkas elektron dengan kecepatan yang seragam, sehingga kestabilan 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 menurut struktur dan kegunaannya. Mikroskop elektron transmisi (TEM) sering digunakan untuk mengamati struktur material halus yang tidak dapat dibedakan dengan mikroskop biasa. Mikroskop elektron pemindaian (SEM) terutama digunakan untuk mengamati morfologi permukaan padat, dan juga dapat dikombinasikan dengan difraktometer sinar-X atau spektrometer energi elektron. Mikro elektron dibentuk oleh hamburan berkas elektron oleh atom-atom sampel. Pada bagian sampel yang tipis atau berdensitas rendah, berkas elektron tersebar lebih sedikit, sehingga lebih banyak elektron yang melewati diafragma objektif dan berpartisipasi dalam pencitraan, sehingga tampak lebih terang pada gambar. Sebaliknya, bagian sampel yang lebih tebal atau lebih padat akan tampak lebih gelap pada gambar. Jika sampel terlalu tebal atau terlalu padat, kontras gambar akan menurun bahkan rusak atau hancur karena penyerapan energi berkas elektron.
Bagian atas laras lensa mikroskop elektron transmisi adalah senjata elektron. Elektron dipancarkan oleh katoda panas filamen tungsten dan difokuskan oleh lensa kondensor pertama dan kedua. Setelah berkas elektron melewati sampel, berkas tersebut dicitrakan pada cermin perantara oleh lensa objektif, dan kemudian diperkuat selangkah demi selangkah oleh cermin perantara dan cermin proyeksi, dan dicitrakan pada layar fluoresen atau pelat fotografi.
Perbesaran cermin perantara dapat terus diubah dari beberapa puluh kali menjadi beberapa ratus ribu kali dengan menyesuaikan arus eksitasi. Dengan mengubah panjang fokus cermin perantara, gambar mikroskop elektron dan gambar difraksi elektron dapat diperoleh pada bagian kecil dari sampel yang sama. Untuk mempelajari sampel irisan logam tebal, mikroskop elektron tegangan ultra tinggi dengan tegangan percepatan 3500 kV dikembangkan oleh Laboratorium Optik Elektron di Dulos, Prancis.
Berkas elektron dari mikroskop elektron pemindaian tidak melewati sampel, tetapi hanya memindai permukaan sampel untuk merangsang elektron sekunder. Kristal kilau yang ditempatkan di sebelah sampel menerima elektron sekunder ini dan memodulasi intensitas berkas elektron tabung gambar setelah amplifikasi, sehingga mengubah kecerahan layar tabung gambar. Kumparan defleksi tabung gambar menjaga pemindaian sinkron dengan berkas elektron pada permukaan sampel, sehingga layar fluoresen tabung gambar menunjukkan gambaran morfologi permukaan sampel, yang mirip dengan prinsip kerja perangkat TV industri.
Resolusi pemindaian mikroskop elektron terutama bergantung pada diameter berkas elektron pada permukaan sampel. Perbesaran adalah perbandingan amplitudo pemindaian pada tabung gambar dengan amplitudo pemindaian pada sampel, yang dapat terus diubah dari puluhan hingga ratusan ribu kali. Pemindaian mikroskop elektron tidak memerlukan sampel yang sangat tipis; Gambar tersebut memiliki kesan tiga dimensi yang kuat; Komposisi suatu zat dapat dianalisis dengan menggunakan informasi elektron sekunder, elektron yang diserap, dan sinar-X yang dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron dan zat.
Pistol elektron dan kondensor mikroskop elektron pemindaian hampir sama dengan mikroskop elektron transmisi, tetapi untuk membuat berkas elektron lebih tipis, lensa objektif dan diffuser astigmatik ditambahkan di bawah kondensor, dan dua set pemindaian kumparan yang tegak lurus satu sama lain juga dipasang di lensa objektif. Meja sampel yang dapat bergerak, berputar, dan miring dipasang di ruang sampel di bawah lensa objektif.
