Transmission elektronmikroskopinstrument

Transmission elektronmikroskop (TEM), type elektronmikroskop, der har tre essentielle systemer: (1) en elektronpistol, der producerer elektronstrålen, og kondensatorsystemet, der fokuserer strålen på objektet, (2) det billedproducerende system, der består af objektivlinsen, bevægelige eksempeltrinnet og mellem- og projektorlinser, som fokuserer elektronerne, der passerer gennem prøven for at danne et reelt, stærkt forstørret billede, og (3) billedoptagelsessystemet, der konverterer elektronbilledet i en eller anden form, der er synlig for det menneskelige øje. Billedoptagelsessystemet består normalt af en fluorescerende skærm til visning og fokusering af billedet og et digitalt kamera til permanente optagelser. Derudover kræves et vakuumsystem, der består af pumper og tilhørende målere og ventiler og strømforsyninger.

Quiz

Elektronik & gadgets quiz

Hvilken af ​​disse er ikke en telefon?

Elektronpistol og kondensatorsystem

Kilden til elektroner, katoden, er en opvarmet V-formet wolframfilament eller, i højtydende instrumenter, en skarpspidset stang af et materiale, såsom lanthanhexaborid. Glødetråden er omgivet af et kontrolgitter, undertiden kaldet en Wehnelt-cylinder, med en central åbning anbragt på søjlens akse; katodens spids er arrangeret til at ligge ved eller lige over eller under denne åbning. Katoden og kontrolgitteret har et negativt potentiale lig med den ønskede accelerationsspænding og isoleres fra resten af ​​instrumentet. Den sidste elektrode i elektronpistolen er anoden, der har form af en skive med et aksialt hul. Elektroner forlader katoden og afskærmningen, accelererer mod anoden, og hvis stabiliseringen af ​​højspændingen er tilstrækkelig, skal du passere gennem den centrale åbning med en konstant energi. Styring og justering af elektronpistolen er kritisk for at sikre tilfredsstillende drift.

Strålens intensitet og vinkelåbning styres af kondensatorlinsesystemet mellem pistolen og prøven. En enkelt linse kan anvendes til at konvergere strålen på objektet, men mere almindeligt anvendes en dobbeltkondensator. I dette er den første linse stærk og producerer et reduceret billede af kilden, som derefter afbildes af den anden linse på objektet. Et sådant arrangement er økonomisk mellemrum mellem elektronpistolen og genstandstrinnet og er mere fleksibel, fordi reduktionen i størrelse på billedet af kilden (og dermed den endelige størrelse af det oplyste område på prøven) kan varieres meget ved at kontrollere den første linse. Brug af en lille pletstørrelse minimerer forstyrrelser i prøven på grund af opvarmning og bestråling.

Det billedproducerende system

Prøvestenet bæres i en lille holder i et bevægeligt prøvestrin. Objektivlinsen er normalt med kort brændvidde (1–5 mm [0,04–0,2 tommer]) og producerer et reelt mellembillede, der forstørres yderligere af projektorlinsen eller linserne. En enkelt projektorlinse kan tilvejebringe et forstørrelsesområde på 5: 1, og ved anvendelse af udskiftelige polstykker i projektoren kan der opnås et bredere forstørrelsesområde. Moderne instrumenter anvender to projektorlinser (den ene kaldes den mellemliggende linse) for at tillade et større forstørrelsesområde og for at tilvejebringe en større samlet forstørrelse uden en ensartet forøgelse i den fysiske længde af mikroskopets søjle.

Af praktiske årsager til billedstabilitet og lysstyrke betjenes mikroskopet ofte for at give en endelig forstørrelse på 1.000-250.000 × på skærmen. Hvis der kræves en højere endelig forstørrelse, kan den opnås ved fotografisk eller digital forstørrelse. Kvaliteten af ​​det endelige billede i elektronmikroskopet afhænger i vid udstrækning af nøjagtigheden af ​​de forskellige mekaniske og elektriske justeringer, hvormed de forskellige linser er rettet indbyrdes og til belysningssystemet. Linserne kræver strømforsyninger med en høj grad af stabilitet; for den højeste opløsningsstandard er elektronisk stabilisering til bedre end en del af en million nødvendig. Styringen af ​​et moderne elektronmikroskop udføres af en computer, og dedikeret software er let tilgængelig.

Billedoptagelse

Elektronbilledet er monokromatisk og skal synliggøres for øjet enten ved at lade elektronerne falde på en fluorescerende skærm monteret i bunden af ​​mikroskopsøjlen eller ved at optage billedet digitalt til visning på en computerskærm. Computeriserede billeder gemmes i et format som TIFF eller JPEG og kan analyseres eller billedbehandles inden offentliggørelse. Identificeringen af ​​specifikke områder på et billede eller pixels med specificerede egenskaber gør det muligt at føje falske farver til et monokromt billede. Dette kan være et hjælp til visuel fortolkning og undervisning og kan skabe et visuelt attraktivt billede fra det rå billede.