Överföringselektronmikroskopinstrument

Överföringselektronmikroskop (TEM), typ av elektronmikroskop som har tre väsentliga system: (1) en elektronpistol, som producerar elektronstrålen, och kondensatorsystemet, som fokuserar strålen mot objektet, (2) den bildproducerande system, bestående av objektivlinsen, rörliga provsteget och mellan- och projektorlinser, som fokuserar elektronerna som passerar genom provet för att bilda en verklig, förstorad bild, och (3) bildinspelningssystemet, som omvandlar elektronbilden i någon form som är märkbar för det mänskliga ögat. Bildinspelningssystemet består vanligtvis av en lysrör för att visa och fokusera bilden och en digitalkamera för permanenta inspelningar. Dessutom krävs ett vakuumsystem, bestående av pumpar och deras tillhörande mätare och ventiler, och strömförsörjning.

Frågesport

Elektronik & prylar frågesport

Vilken av dessa är inte en telefon?

Elektronpistolen och kondensatorsystemet

Källan till elektroner, katoden, är en uppvärmd V-formad volframfilament eller, i högpresterande instrument, en skarpt spetsig stav av ett material såsom lantanhexaborid. Tråden är omgiven av ett styrnät, ibland kallat en Wehnelt-cylinder, med en central öppning anordnad på kolonnens axel; katodens topp är anordnad att ligga vid eller precis ovanför eller under denna öppning. Katoden och styrnätet har en negativ potential som är lika med den önskade accelerationsspänningen och isoleras från resten av instrumentet. Den sista elektroden i elektronpistolen är anoden, som har formen av en skiva med ett axiellt hål. Elektroner lämnar katoden och skärmen, accelererar mot anoden, och om stabiliseringen av högspänningen är tillräcklig, passera genom den centrala öppningen med en konstant energi. Styrningen och inriktningen av elektronpistolen är avgörande för att säkerställa tillfredsställande drift.

Strålens intensitet och vinkelöppning styrs av kondensatorlinssystemet mellan pistolen och provet. En enda lins kan användas för att konvergera strålen på föremålet, men mer vanligtvis används en dubbel kondensor. I detta är den första linsen stark och producerar en reducerad bild av källan, som sedan avbildas av den andra linsen på objektet. Ett sådant arrangemang är ekonomiskt med utrymme mellan elektronpistolen och objektsteget och är mer flexibel, eftersom reduktionen i storleken på bilden på källan (och därmed den slutliga storleken på det upplysta området på provet) kan varieras mycket genom att kontrollera den första linsen. Användningen av en liten fläckstorlek minimerar störningar i provet på grund av uppvärmning och bestrålning.

Det bildproducerande systemet

Provgallret bärs i en liten hållare i ett rörligt provsteg. Objektivlinsen är vanligtvis med kort brännvidd (1–5 mm [0,04–0,2 tum]) och ger en verklig mellanliggande bild som förstoras ytterligare av projektorlinsen eller linserna. En enda projektorlins kan tillhandahålla ett förstoringsområde av 5: 1, och med användning av utbytbara polstycken i projektorn kan ett större förstoringsintervall erhållas. Moderna instrument använder två projektorlinser (en kallas mellanlinsen) för att möjliggöra ett större förstoringsområde och för att ge en större totalförstoring utan en jämn ökning av mikroskopets fysiska längd.

Av praktiska skäl för bildstabilitet och ljusstyrka manövreras mikroskopet ofta för att ge en slutlig förstoring på 1 000–250 000 × på skärmen. Om en högre slutlig förstoring krävs kan den erhållas genom fotografisk eller digital förstoring. Kvaliteten på den slutliga bilden i elektronmikroskopet beror till stor del på noggrannheten hos de olika mekaniska och elektriska justeringarna med vilka de olika linserna är inriktade på varandra och belysningssystemet. Linserna kräver strömförsörjning med hög grad av stabilitet; För den högsta upplösningsstandarden är elektronisk stabilisering bättre än en del i en miljon nödvändig. Styrningen av ett modernt elektronmikroskop utförs av en dator, och dedicerad programvara är lätt tillgänglig.

Bildinspelning

Elektronbilden är monokromatisk och måste synliggöras för ögat antingen genom att låta elektronerna falla på en lysrörsskärm monterad vid mikroskopets kolonn eller genom att fånga bilden digitalt för visning på en datorskärm. Datoriserade bilder lagras i ett format som TIFF eller JPEG och kan analyseras eller bildbehandlas före publicering. Identifieringen av specifika områden i en bild, eller pixlar med specificerade egenskaper, gör att falska färger kan läggas till en monokrom bild. Detta kan vara ett hjälpmedel för visuell tolkning och undervisning och kan skapa en visuellt attraktiv bild från den råa bilden.