Instrumen mikroskop elektron

Mikroskop elektron, mikroskop yang mencapai resolusi yang sangat tinggi menggunakan pancaran elektron dan bukannya pancaran cahaya untuk menerangi objek kajian.

metalurgi: Mikroskopi elektron

Kemajuan yang besar telah dicapai dalam menggunakan pancaran elektron bertenaga yang berfokus halus untuk memeriksa logam. Mikroskop elektron s

.

Sejarah

Penyelidikan asas oleh banyak ahli fizik pada suku pertama abad ke-20 menunjukkan bahawa sinar katod (iaitu, elektron) mungkin digunakan dalam beberapa cara untuk meningkatkan resolusi mikroskop. Ahli fizik Perancis Louis de Broglie pada tahun 1924 membuka jalan dengan cadangan bahawa sinar elektron dapat dianggap sebagai bentuk gerakan gelombang. De Broglie memperoleh formula untuk panjang gelombang mereka, yang menunjukkan bahawa, sebagai contoh, untuk elektron yang dipercepat oleh 60,000 volt (atau 60 kilovolt [k]), panjang gelombang yang efektif adalah 0,05 angstrom (Å) —ie, 1 / 100,000 dari hijau cahaya. Sekiranya gelombang seperti itu dapat digunakan dalam mikroskop, maka akan terjadi peningkatan resolusi yang besar. Pada tahun 1926 ditunjukkan bahawa medan magnet atau elektrostatik dapat berfungsi sebagai lensa untuk elektron atau zarah bermuatan lain. Penemuan ini memulakan kajian optik elektron, dan pada tahun 1931 jurutera elektrik Jerman Max Knoll dan Ernst Ruska telah merancang mikroskop elektron dua lensa yang menghasilkan gambar sumber elektron. Pada tahun 1933 mikroskop elektron primitif dibangun yang menggambarkan spesimen daripada sumber elektron, dan pada tahun 1935 Knoll menghasilkan imej imbasan permukaan padat. Resolusi mikroskop optik tidak lama lagi.

Ahli fizik Jerman Manfred, Freiherr (baron) von Ardenne, dan jurutera elektronik Britain Charles Oatley meletakkan asas mikroskopi elektron penghantaran (di mana sinar elektron bergerak melalui spesimen) dan mikroskopi elektron imbasan (di mana sinar elektron dikeluarkan dari sampel lain elektron yang kemudiannya dianalisis), yang paling banyak direkodkan dalam buku Ardenne Elektronen-Übermikroskopie (1940). Kemajuan selanjutnya dalam pembinaan mikroskop elektron ditunda semasa Perang Dunia II tetapi mendapat dorongan pada tahun 1946 dengan penemuan stigmator, yang mengimbangi astigmatisme lensa objektif, setelah itu pengeluaran menjadi lebih meluas.

Mikroskop elektron transmisi (TEM) dapat memaparkan spesimen dengan ketebalan hingga 1 mikrometer. Mikroskop elektron voltan tinggi serupa dengan TEM tetapi berfungsi pada voltan yang jauh lebih tinggi. Mikroskop elektron imbasan (SEM), di mana pancaran elektron diimbas di permukaan objek pepejal, digunakan untuk membangun gambar perincian struktur permukaan. Mikroskop elektron pengimbasan persekitaran (ESEM) dapat menghasilkan imej spesimen yang dipindai di atmosfera, tidak seperti SEM, dan sesuai dengan kajian spesimen lembap, termasuk beberapa organisma hidup.

Kombinasi teknik telah menghasilkan mikroskop elektron transmisi pengimbasan (STEM), yang menggabungkan kaedah TEM dan SEM, dan mikroanalisis elektron-probe, atau penganalisis mikro, yang memungkinkan analisis kimia komposisi bahan dibuat dengan menggunakan pancaran elektron kejadian untuk membangkitkan pelepasan sinar-X khas oleh unsur-unsur kimia dalam spesimen. Sinar-X ini dikesan dan dianalisis dengan spektrometer yang dibina di dalam instrumen. Penganalisis microprobe mampu menghasilkan imej pengimbasan elektron supaya struktur dan komposisi dapat berkorelasi dengan mudah.

Jenis mikroskop elektron lain adalah mikroskop pelepasan medan, di mana medan elektrik yang kuat digunakan untuk menarik elektron dari wayar yang dipasang di tiub sinar katod.