Elektronmikroskop, mikroskop som oppnår ekstrem høy oppløsning ved bruk av en elektronstråle i stedet for en lysstråle for å belyse studieobjektet.
metallurgi: Elektronmikroskopi
Det er gjort store fremskritt i å bruke fint fokuserte bjelker av energiske elektroner for å undersøke metaller. Elektronmikroskop s
Historie
Grunnleggende forskning fra mange fysikere i første kvartal av 1900-tallet antydet at katodestråler (dvs. elektroner) kan brukes på en eller annen måte for å øke mikroskopoppløsningen. Den franske fysikeren Louis de Broglie i 1924 åpnet veien med antydningen om at elektronstråler kan betraktes som en form for bølgebevegelse. De Broglie avledet formelen for deres bølgelengde, som viste at for eksempel for elektroner akselerert med 60 000 volt (eller 60 kilovolt [k]), ville den effektive bølgelengden være 0,05 Ångstrøm (Å) —ie, 1/100 000 den av grønt lys. Hvis slike bølger kunne brukes i et mikroskop, ville en betydelig oppløsningsøkning resultert. I 1926 ble det demonstrert at magnetiske eller elektrostatiske felt kunne tjene som linser for elektroner eller andre ladede partikler. Denne oppdagelsen startet studiet av elektronoptikk, og i 1931 hadde de tyske elektriske ingeniørene Max Knoll og Ernst Ruska utviklet et to-linse elektronmikroskop som produserte bilder av elektronkilden. I 1933 ble det bygget et primitivt elektronmikroskop som avbildet et eksemplar i stedet for elektronkilden, og i 1935 produserte Knoll et skannet bilde av en solid overflate. Oppløsningen til det optiske mikroskopet ble snart overgått.
Den tyske fysikeren Manfred, Freiherr (baron) von Ardenne, og den britiske elektroniske ingeniøren Charles Oatley la grunnlaget for transmisjonselektronmikroskopi (hvor elektronstrålen beveger seg gjennom prøven) og skanner elektronmikroskopi (hvor elektronstrålen skyter ut fra prøven andre elektroner som deretter blir analysert), som er mest innspilt i Ardennes bok Elektronen-Übermikroskopie (1940). Ytterligere fremgang i konstruksjonen av elektronmikroskop ble forsinket under andre verdenskrig, men fikk en drivkraft i 1946 med oppfinnelsen av stigmatoren, som kompenserer for astigmatisme av objektivlinsen, hvoretter produksjonen ble mer utbredt.
Overføringselektronmikroskopet (TEM) kan avbildes prøver opp til 1 mikrometer i tykkelse. Høyspent elektronmikroskop ligner TEM, men fungerer med mye høyere spenning. Det skannende elektronmikroskopet (SEM), der en elektronstråle blir skannet over overflaten til en solid gjenstand, brukes til å bygge opp et bilde av detaljene i overflatestrukturen. Miljøskanningselektronmikroskopet (ESEM) kan generere et skannet bilde av et eksemplar i en atmosfære, i motsetning til SEM, og er mottagelig for studiet av fuktige prøver, inkludert noen levende organismer.
Kombinasjoner av teknikker har gitt opphav til skanningsoverføringselektronmikroskop (STEM), som kombinerer metodene til TEM og SEM, og elektron-sonde-mikroanalysatoren, eller mikroprobe-analysatoren, som gjør det mulig å lage en kjemisk analyse av sammensetningen av materialer ved bruk av den innfallende elektronstrålen for å eksitere utslippet av karakteristiske røntgenstråler fra de kjemiske elementene i prøven. Disse røntgenstrålene blir oppdaget og analysert av spektrometre innebygd i instrumentet. Microprobe-analysatorer er i stand til å produsere et elektronisk skanningsbilde slik at struktur og sammensetning lett kan korreleres.
En annen type elektronmikroskop er feltutslippsmikroskopet, der et sterkt elektrisk felt brukes til å trekke elektroner fra en ledning montert i et katodestrålerør.
