1. Diferencias estructurales: reflejadas principalmente en las diferentes posiciones de las muestras en el camino del haz de electrones. La muestra del microscopio electrónico de transmisión está en el medio del haz de electrones. La fuente de electrones emite electrones sobre la muestra. Después de pasar a través del condensador y penetrar en la muestra, hay lentes electromagnéticas posteriores para continuar amplificando el haz de electrones y finalmente proyectarlo. en la pantalla fluorescente; la muestra del microscopio electrónico de barrido se encuentra en el haz de electrones. Al final, el haz de electrones emitido por la fuente de electrones sobre la muestra se estrecha mediante varios niveles de lentes electromagnéticas y llega a la muestra. Por supuesto, la estructura del sistema de procesamiento y detección de señales posterior será diferente, pero no existe una diferencia sustancial en términos de principios físicos básicos.
Similitudes: Ambos son equipos eléctricos de vacío y utilizan la mayoría de los componentes con los mismos principios, como cañones de electrones, lentes magnéticas, varios principios de control, astigmatismo, acoplamiento de ejes, etc.
2. Principio de funcionamiento básico:
Microscopio electrónico de transmisión: cuando el haz de electrones pasa a través de la muestra, se dispersará con los átomos de la muestra en la dirección de los electrones que pasan. un cierto punto en la muestra al mismo tiempo. La diferencia es que este punto en la muestra está entre 1 y 2 veces la distancia focal de la lente del objetivo. Estos electrones son magnificados por la lente del objetivo y vuelven a converger para formar un real magnificado. imagen del punto. Esto es lo mismo que el principio de imagen de una lente convexa. Aquí hay un mecanismo de formación de contraste en el que no entraré en profundidad, pero puedes imaginar que si el interior de la muestra es un material absolutamente uniforme sin límites de grano y sin estructura de red atómica, entonces la imagen ampliada no tendrá efecto. cualquier contraste. De hecho, este tipo de sustancia no existe en el mundo, por lo que hay una razón para la existencia de este asombroso instrumento. La imagen ampliada por la lente del objetivo se magnifica aún más mediante varias etapas de lentes magnéticas intermedias (las etapas específicas requeridas están determinadas básicamente por el brillo del haz de electrones. Si el brillo es infinito, en última instancia está determinado por la fórmula de resolución del instrumento óptico de Aberelli). , y finalmente La imagen se proyecta en una pantalla fluorescente. Dado que la distancia focal del objetivo TEM es muy corta y, por lo tanto, tiene un pequeño coeficiente de aberración, el TEM tiene una resolución espacial muy alta de 0,1-0,2 nm, pero la profundidad de campo es relativamente pequeña y no es sensible a la morfología de la superficie. de la muestra. Observa principalmente la estructura interna.
Microscopio electrónico de barrido: El haz de electrones llega a la muestra y excita los electrones secundarios de la muestra. Los electrones secundarios son recibidos por el detector y, mediante el procesamiento de la señal, modulan un píxel en la pantalla para emitir luz. Dado que el diámetro del punto del haz de electrones es de nivel nanométrico y los píxeles de la pantalla están por encima de 100 micrones, la luz emitida por los píxeles por encima de 100 micrones representa la luz emitida por el área de la muestra que es excitada por el haz de electrones. Logre una ampliación de este punto objeto en la muestra. Si el haz de electrones se escanea en forma de trama en un área determinada de la muestra y el brillo de los píxeles de la pantalla se modula en una disposición geométrica uno a uno, se pueden lograr imágenes ampliadas del área de la muestra. No se analiza el mecanismo específico de formación del contraste de la imagen. Dado que la superficie de la muestra observada por el microscopio electrónico de barrido es muy rugosa, generalmente requiere una gran distancia de trabajo. Esto requiere que la distancia focal de la lente del objetivo del microscopio electrónico de barrido sea relativamente larga y que el coeficiente de diferencia de fase correspondiente sea grande. , lo que da como resultado un límite de brillo en el tamaño mínimo del punto del haz y la resolución espacial del sistema es generalmente mucho menor que la del TEM en 1 a 3 nanómetros. Sin embargo, debido a que la distancia focal de la lente objetivo es más larga, la profundidad de campo de la imagen es mucho mayor que la del microscopio electrónico de transmisión. Se utiliza principalmente para observar la morfología de la superficie de la muestra y la estructura interna no se puede revelar. la superficie a menos que la muestra se destruya. Por ejemplo, el microscopio electrónico de barrido con haz de electrones con haz de iones enfocado FIB-SEM puede observar la estructura interna capa por capa.
Los principios de obtención de imágenes de la microscopía electrónica de transmisión y la microscopía electrónica de barrido son fundamentalmente diferentes. Los electrones que bombardean la pantalla de fósforo en las imágenes del microscopio electrónico de transmisión son los del haz de electrones que pasa a través de la muestra, mientras que los pulsos de señal de electrones secundarios en las imágenes del microscopio electrónico de barrido solo se usan como señales para modular la rejilla del cañón de electrones tripolar del CRT. en la pantalla CTR tradicional. En la microscopía electrónica de transmisión, podemos decir que vemos imágenes de luz electrónica, pero en la microscopía electrónica de barrido, no podemos imaginarlo en términos de imágenes de la trayectoria de la luz electrónica.
3. Preparación de la muestra:
TEM: La capacidad de penetración de los electrones es muy débil. La microscopía electrónica de transmisión suele utilizar haces de electrones de alta energía de cientos de kilovoltios, pero la muestra aún necesita. para ser molido. O adelgazamiento por iones o corte ultrafino hasta un espesor de micronanómetros, que es el requisito más básico.
La preparación de muestras de transmisión es una cuestión de conocimiento y la calidad de la preparación de muestras a menudo depende de la suerte. El laboratorio de microscopio electrónico y la sala de preparación de muestras de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín han publicado las especificaciones del proceso de preparación de muestras.
SEM: Casi no requiere preparación de muestra, observación directa. La mayoría de los no conductores deben convertirse en películas conductoras, y la mayoría de ellas se pueden preparar en unos pocos minutos. Las muestras biológicas que contienen agua deben fijarse, deshidratarse y secarse sin deformarse, lo que puede llevar varios días. secar de forma natural.
Ambas tienen los mismos requisitos para las muestras: sólidas, lo más secas posible, sin contaminación de aceite en la medida de lo posible, y las dimensiones externas cumplen con los requisitos de tamaño de la cámara de muestra.