Hvernig stækkar rafeindasmásjá hluti
Rafeindasmásjá er tæki sem notar rafeindageisla og rafeindalinsur í stað ljósgeisla og sjónlinsa til að mynda fíngerða uppbyggingu efna í mjög mikilli stækkun byggt á meginreglunni um rafeindasjónfræði.
Upplausnarkraftur rafeindasmásjár er táknaður með lágmarksfjarlægð milli tveggja samliggjandi punkta sem hún getur leyst. Á 1970 sekúndunum voru rafeindasmásjár með rafeindasmásjá með upplausn um 0,3 nanómetrar (upplausnarkraftur mannsaugans er um 0,1 millimetri). Nú fer hámarksstækkun rafeindasmásjár yfir 3 milljón sinnum, en hámarksstækkun ljóssmásjáarinnar er um 2000 sinnum, þannig að frumeindir sumra þungmálma og snyrtilega raða atómgrindunum í kristalnum er hægt að fylgjast beint með rafeindasmásjánni. .
Árið 1931 endurbyggðu Knorr-Bremse og Ruska frá Þýskalandi háspennusveiflusjá með köldu bakskautsútskriftarrafeindagjafa og þremur rafeindalinsum og náðu mynd sem var stækkuð meira en tíu sinnum, sem staðfesti möguleikann á rafeindasmásjárstækkaðri myndgreiningu. Árið 1932, eftir endurbætur Ruska, náði leysisstyrkur rafeindasmásjáarinnar 50 nanómetrum, um það bil tífalt upplausnarkraftur ljóssmásjáarinnar á þeim tíma, þannig að rafeindasmásjáin fór að vekja athygli fólks.
Á 1940árunum notaði Hill í Bandaríkjunum astigmatizer til að jafna upp snúningsósamhverfu rafeindalinsunnar, sem sló í gegn í upplausnarkrafti rafeindasmásjáarinnar og náði smám saman nútímastigi. Í Kína tókst að þróa rafeindasmásjá með rafeindasmíði árið 1958 með 3 nanómetra upplausn og árið 1979 var framleidd stór rafeindasmásjá með 0,3 nanómetra upplausn.
Þó að leysismáttur rafeindasmásjáarinnar sé mun betri en ljóssmásjáarinnar er erfitt að fylgjast með lifandi lífverum vegna þess að rafeindasmásjáin þarf að vinna við lofttæmisaðstæður og geislun rafeindageislans mun einnig valda því að lífsýnin skemmist af geislun. Önnur atriði, eins og að bæta birtustig rafeindabyssunnar og gæði rafeindalinsunnar, þarf einnig að rannsaka frekar.
Upplausnarafl er mikilvægur vísbending um rafeindasmásjárskoðun, sem tengist innfallskeiluhorni og bylgjulengd rafeindageislans sem fer í gegnum sýnið. Bylgjulengd sýnilegs ljóss er um {{0}} nanómetrar, en bylgjulengd rafeindageisla er tengd hröðunarspennunni. Þegar hröðunarspennan er 50-100 kV er bylgjulengd rafeindageisla um 0.0053-0.0037 nanómetrar. Þar sem bylgjulengd rafeindageislans er mun minni en bylgjulengd sýnilegs ljóss, jafnvel þó að keiluhorn rafeindageislans sé aðeins 1 prósent af ljóssmásjánni, er leysisstyrkur rafeindasmásjáarinnar enn mun betri en það. af ljóssmásjánni.
Rafeindasmásjá samanstendur af þremur hlutum: linsuhylki, lofttæmikerfi og aflgjafaskáp. Linsuhólkurinn inniheldur aðallega rafeindabyssur, rafeindalinsur, sýnishöldur, flúrljómandi skjái og myndavélabúnað. Þessir íhlutir eru venjulega settir saman í dálk frá toppi til botns; tómarúmskerfið samanstendur af vélrænum lofttæmisdælum, dreifingardælum og lofttæmilokum. Gasleiðslan er tengd við linsuhylkið; rafmagnsskápurinn samanstendur af háspennurafalli, örvunarstraumsjafnara og ýmsum stillingarstýringum.
Rafeindalinsan er mikilvægasti hlutinn af rafeindasmásjá linsu tunnu. Það notar geimrafsvið eða segulsvið sem er samhverft ás linsuhólksins til að beygja rafeindabrautina að ásnum til að mynda fókus. Hlutverk þess er svipað og kúpt glerlinsa til að stilla geislann, svo það er kallað rafeind. linsu. Flestar nútíma rafeindasmásjár nota rafsegullinsur, sem einbeita sér að rafeindum í gegnum sterkt segulsvið sem myndast af mjög stöðugum DC örvunarstraumi sem fer í gegnum spólu með skautskóm.
Rafeindabyssan er íhlutur sem samanstendur af heitri bakskaut af wolframþráðum, rist og bakskaut. Það getur sent frá sér og myndað rafeindageisla með jöfnum hraða, þannig að stöðugleiki hröðunarspennunnar þarf að vera ekki minna en einn tíu þúsundasti.
Hægt er að skipta rafeindasmásjám í rafeindasmásjár með rafeindasendingu, skannaraeindasmásjár, endurskinsrafeindasmásjár og rafeindasmásjár með rafeindasmíði í samræmi við uppbyggingu þeirra og notkun. Sendingarrafeindasmásjár eru oft notaðar til að fylgjast með fíngerðum efnum sem ekki er hægt að leysa með venjulegum smásjáum; skönnun rafeindasmásjár eru aðallega notaðar til að fylgjast með formgerð fastra yfirborðs, og einnig er hægt að sameina þær með röntgengeislunarmælum eða rafeindaorkulitrófsmælum til að mynda rafræna örnema til greiningar á efnissamsetningu; losunarrafeindasmásjár til að rannsaka rafeindafleti sem gefur út sjálfstraum.
Rafeindasmásjáin er nefnd eftir því að rafeindageislinn kemst í gegnum sýnið og stækkar síðan myndina með rafeindalinsunni. Ljósleið hans er svipuð og sjónsmásjár. Í þessari tegund rafeindasmásjáa myndast andstæðan í smáatriðum myndarinnar með því að rafeindageislan dreifist af atómum sýnisins. Þynnri eða lægri hluti sýnisins hefur minni rafeindageisladreifingu, þannig að fleiri rafeindir fara í gegnum hluthimnuna og taka þátt í myndatöku og birtast bjartari á myndinni. Aftur á móti virðast þykkari eða þéttari hlutar sýnisins dekkri á myndinni. Ef sýnishornið er of þykkt eða of þétt mun birtuskil myndarinnar versna, eða jafnvel skemmast eða eyðileggjast með því að gleypa orku rafeindageislans.
Efst á linsuhlaupi rafeindasmásjáarinnar er rafeindabyssa. Rafeindirnar eru sendar frá wolfram heitu bakskautinu og rafeindageislarnir eru einbeittir af fyrsta og öðrum þéttum. Eftir að hafa farið í gegnum sýnið er rafeindageislinn myndaður á millispegilinn með hlutlinsunni og síðan stækkaður skref fyrir skref í gegnum millispegilinn og vörpuspegilinn og síðan myndaður á flúrljómandi skjánum eða ljóssamstæðu plötunni.
Stækkun millispegilsins er hægt að breyta stöðugt frá tugum sinnum í hundruð þúsunda sinnum, aðallega með því að stilla örvunarstrauminn; með því að breyta brennivídd millispegilsins er hægt að fá rafeindasmásjármyndir og rafeindabrotsmyndir á örsmáum hlutum sama sýnis. Til þess að rannsaka þykkari málmsneiðsýni þróaði franska Dulos rafeindasjóntækjarannsóknarstofan rafeindasmásjá með ofurháspennu með 3500 kV hröðunarspennu. Skýringarmynd af uppbyggingu rafeindasmásjár
Rafeindageisli skanna rafeindasmásjánnar fer ekki í gegnum sýnið heldur skannar og örvar aukarafeindir á yfirborði sýnisins. Skínkristallinn sem er settur við hlið sýnisins tekur við þessum aukarafeindum, magnar upp og stillir rafeindageislastyrk myndrörsins og breytir þar með birtustigi á skjá myndrörsins. Beygjuspóla myndrörsins heldur samstilltri skönnun með rafeindageislanum á yfirborði sýnisins, þannig að flúrljómandi skjár myndrörsins sýnir staðfræðilega mynd sýnisyfirborðsins, sem er svipað og vinnureglan iðnaðarsjónvarps. .
Upplausn rafeindasmásjár ræðst aðallega af þvermáli rafeindageislans á yfirborði sýnisins. Stækkunin er hlutfall skönnunarmagnsins á myndrörinu og skönnunarmagnsins á sýninu, sem hægt er að breyta stöðugt úr tugum sinnum í hundruð þúsunda sinnum. Skönnun rafeindasmásjár þarf ekki mjög þunn sýni; myndin hefur sterk þrívíddaráhrif; það getur notað upplýsingar eins og aukarafeindir, frásogaðar rafeindir og röntgengeisla sem myndast við samspil rafeindageisla og efna til að greina samsetningu efna.
Rafeindabyssan og eimsvalanslinsa skannarafeindasmásjáarinnar eru nokkurn veginn þau sömu og rafeindasmásjáarinnar, en til þess að gera rafeindageislann þynnri er hlutlinsu og astigmatizer bætt við undir þéttilinsunni og tveimur settum af gagnkvæmir hornréttir skannageislar eru settir upp inni í linsunni. spólu. Sýnahólfið fyrir neðan hlutlinsuna er búið sýnastigi sem getur hreyft, snúið og hallað.
