مجهر إلكتروني ، مجهر يصل إلى دقة عالية للغاية باستخدام شعاع إلكتروني بدلاً من شعاع ضوئي لإضاءة هدف الدراسة.
علم المعادن: المجهر الإلكتروني
تم إحراز تقدم كبير في استخدام الحزم المركزة بدقة من الإلكترونات النشطة لفحص المعادن. المجهر الإلكتروني s
التاريخ
اقترح البحث الأساسي الذي أجراه العديد من الفيزيائيين في الربع الأول من القرن العشرين أنه يمكن استخدام أشعة الكاثود (أي الإلكترونات) بطريقة ما لزيادة دقة المجهر. افتتح الفيزيائي الفرنسي لويس دي بروجلي في عام 1924 الطريق باقتراح أن الحزم الإلكترونية يمكن اعتبارها شكلاً من أشكال حركة الموجة. اشتق De Broglie الصيغة لطول الموجة الخاصة بهم ، والتي أظهرت أنه ، على سبيل المثال ، للإلكترونات التي تسارعت 60،000 فولت (أو 60 كيلوفولت [k]) ، سيكون الطول الموجي الفعال 0.05 angstrom (—) أي 1 / 100،000 من اللون الأخضر ضوء. إذا كان من الممكن استخدام مثل هذه الموجات في المجهر ، فسيؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في الدقة. في عام 1926 تم إثبات أن المجالات المغناطيسية أو الكهروستاتيكية يمكن أن تكون بمثابة عدسات للإلكترونات أو الجسيمات المشحونة الأخرى. بدأ هذا الاكتشاف في دراسة البصريات الإلكترونية ، وبحلول عام 1931 ابتكر المهندسون الكهربائيون الألمان ماكس نول وإرنست روسكا مجهرًا إلكترونيًا ثنائي العدسات أنتج صورًا لمصدر الإلكترون. في عام 1933 ، تم بناء مجهر إلكتروني بدائي يصور عينة بدلاً من مصدر الإلكترون ، وفي عام 1935 أنتج Knoll صورة ممسوحة ضوئيًا لسطح صلب. سرعان ما تم تجاوز دقة المجهر الضوئي.
وضع الفيزيائي الألماني مانفريد ، فرايهر (البارون) فون أردين ، والمهندس الإلكتروني البريطاني تشارلز أوتلي أسس المجهر الإلكتروني النافذ (الذي تنتقل فيه الشعاع الإلكتروني عبر العينة) والمسح المجهري الإلكتروني (الذي تخرج فيه الشعاع الإلكتروني من العينة الأخرى الإلكترونات التي يتم تحليلها بعد ذلك) ، والتي يتم تسجيلها بشكل ملحوظ في كتاب Ardenne Elektronen-Übermikroskopie (1940). تأخر المزيد من التقدم في بناء المجاهر الإلكترونية خلال الحرب العالمية الثانية لكنه حصل على زخم في عام 1946 مع اختراع وصمة العار ، والتي تعوض الاستجماتيزم للعدسة الموضوعية ، وبعد ذلك أصبح الإنتاج أكثر انتشارًا.
يمكن للمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) تصوير عينات تصل سُمكها إلى 1 ميكرومتر. تتشابه المجاهر الإلكترونية عالية الجهد مع TEMs ولكنها تعمل بجهود أعلى بكثير. يتم استخدام مجهر المسح الإلكتروني (SEM) ، الذي يتم فيه مسح حزمة من الإلكترونات على سطح جسم صلب ، لبناء صورة لتفاصيل الهيكل السطحي. يمكن للمجهر الإلكتروني للمسح البيئي (ESEM) إنشاء صورة ممسوحة لعينة في جو ، على عكس SEM ، وقابلة لدراسة العينات الرطبة ، بما في ذلك بعض الكائنات الحية.
أدت مجموعات من التقنيات إلى ظهور المجهر الإلكتروني النافذ للمسح (STEM) ، الذي يجمع بين طرق TEM و SEM ، والمحلل الصغير المجس الإلكتروني أو محلل الميكروب ، مما يسمح بإجراء تحليل كيميائي لتكوين المواد باستخدام شعاع الإلكترون الساقط لإثارة انبعاث الأشعة السينية المميزة بواسطة العناصر الكيميائية في العينة. يتم الكشف عن هذه الأشعة السينية وتحليلها بواسطة مطياف مدمج في الجهاز. يمكن لمحللي الميكروبات إنتاج صورة مسح إلكترون بحيث يمكن ربط الهيكل والتكوين بسهولة.
نوع آخر من المجاهر الإلكترونية هو مجهر انبعاث المجال ، حيث يتم استخدام مجال كهربائي قوي لرسم الإلكترونات من سلك مركب في أنبوب أشعة الكاثود.
