In che modo differiscono i principi di imaging della microscopia elettronica a scansione e della microscopia elettronica a trasmissione
La microscopia elettronica a scansione coinvolge principalmente l'imaging di elettroni secondari dopo l'irradiazione del fascio di elettroni sul campione, mentre l'immagine in campo chiaro della microscopia elettronica a trasmissione è l'imaging di elettroni a trasmissione.
Il microscopio elettronico, abbreviato in microscopio elettronico, è diventato uno strumento indispensabile e importante nella scienza e nella tecnologia moderne dopo oltre cinquant'anni di sviluppo.
Il microscopio elettronico è composto da tre parti: un tubo a specchio, un dispositivo a vuoto e un armadio elettrico.
Il cilindro dell'obiettivo è costituito principalmente da sorgenti elettroniche, lenti elettroniche, rack per campioni, schermi fluorescenti e rilevatori, solitamente assemblati in una colonna dall'alto verso il basso.
Le lenti elettroniche vengono utilizzate per mettere a fuoco gli elettroni e sono il componente più importante nel tubo di un microscopio elettronico. Generalmente vengono utilizzate lenti magnetiche e talvolta vengono utilizzate anche lenti elettrostatiche. Utilizza un campo elettrico o magnetico spaziale simmetrico all'asse del tubo dello specchio per piegare la traiettoria degli elettroni verso l'asse, formando un fuoco. La sua funzione è la stessa di una lente ottica (lente convessa) in un microscopio ottico per focalizzare il raggio di luce, per questo è chiamata lente elettronica. La messa a fuoco di una lente ottica è fissa, mentre la messa a fuoco di una lente elettronica può essere regolata, quindi un microscopio elettronico non ha un sistema di lenti mobili come un microscopio ottico. La maggior parte dei moderni microscopi elettronici utilizza lenti elettromagnetiche, che focalizzano gli elettroni attraverso un forte campo magnetico generato da una corrente di eccitazione CC stabile che passa attraverso una bobina con espansioni polari. La sorgente di elettroni è composta da un catodo che rilascia elettroni liberi, un gate e un anodo che accelera gli elettroni secondo uno schema circolare. La differenza di tensione tra catodo e anodo deve essere molto elevata, tipicamente tra migliaia di volt e 3 milioni di volt. Può emettere e formare fasci di elettroni con velocità uniforme, quindi la stabilità della tensione di accelerazione deve essere non inferiore a un millesimo.
Il campione può essere posizionato stabilmente sul rack per campioni e spesso sono presenti dispositivi che possono essere utilizzati per modificare il campione (come spostamento, rotazione, riscaldamento, raffreddamento, allungamento, ecc.).
Perché utilizzare uno schermo fluorescente? Poiché il fascio di elettroni non può essere visto ad occhio nudo, è necessario utilizzare uno schermo fluorescente per trasformarlo in una sorgente di luce visibile in modo da formare un'immagine che possa essere vista dagli occhi.
I rilevatori vengono utilizzati per raccogliere segnali elettronici o segnali secondari.
Il fascio di elettroni di un microscopio elettronico a scansione non passa attraverso il campione, si concentra solo il più possibile su una piccola area del campione, quindi esegue la scansione del campione riga per riga. Gli elettroni incidenti fanno sì che la superficie del campione venga eccitata con elettroni secondari. Il microscopio osserva gli elettroni dispersi da ciascun punto. Il cristallo di scintillazione posto accanto al campione riceve questi elettroni secondari e modula l'intensità del fascio di elettroni del cinescopio dopo l'amplificazione, modificando così la luminosità dello schermo fluorescente del cinescopio. L'immagine è un'immagine tridimensionale che riflette la struttura superficiale del campione. La bobina di deflessione del tubo catodico è sincronizzata con il fascio di elettroni sulla superficie del campione per la scansione, in modo che lo schermo fluorescente del tubo catodico visualizzi l'immagine morfologica della superficie del campione, che è simile al principio di funzionamento della televisione industriale. Dato che in un microscopio di questo tipo non è necessario che gli elettroni si trasmettano attraverso il campione, non è necessario che la tensione alla quale gli elettroni accelerano sia molto elevata.
La risoluzione di un microscopio elettronico a scansione dipende principalmente dal diametro del fascio di elettroni sulla superficie del campione. L'ingrandimento è il rapporto tra l'ampiezza di scansione sul tubo di imaging e l'ampiezza di scansione sul campione, che può cambiare continuamente da decine di volte a centinaia di migliaia di volte. La microscopia elettronica a scansione non richiede campioni molto sottili; Le immagini hanno un forte senso di stereoscopia; Può analizzare la composizione delle sostanze utilizzando informazioni come elettroni secondari, elettroni assorbiti e raggi X generati dall'interazione tra fasci di elettroni e sostanze.
La realizzazione della microscopia elettronica a scansione si basa sull'interazione tra elettroni e materia. Quando un fascio umano di elettroni ad alta energia bombarda la superficie di una sostanza, la regione eccitata genererà elettroni secondari, elettroni Auger, raggi X caratteristici e continui, elettroni retrodiffusi, elettroni trasmessi e radiazione elettromagnetica nel visibile, ultravioletto e regioni dell'infrarosso. Allo stesso tempo, possono anche essere generate coppie di lacune di elettroni, vibrazioni del reticolo (fononi) e oscillazioni di elettroni (plasma).
