Elektronový mikroskop, mikroskop, který dosahuje extrémně vysokého rozlišení pomocí elektronového paprsku namísto paprsku světla k osvětlení předmětu studia.
metalurgie: Elektronová mikroskopie
Velký pokrok byl učiněn při použití jemně zaměřených paprsků energetických elektronů pro zkoumání kovů. Elektronový mikroskop s
Dějiny
Základní výzkum mnoha fyziků v první čtvrtině 20. století naznačoval, že katodové paprsky (tj. Elektrony) by mohly být nějakým způsobem použity ke zvýšení rozlišení mikroskopu. Francouzský fyzik Louis de Broglie v roce 1924 otevřel cestu s návrhem, že svazky elektronů by mohly být považovány za formu vlnového pohybu. De Broglie odvodil vzorec pro jejich vlnovou délku, který ukázal, že například pro elektrony zrychlené o 60 000 voltů (nebo 60 kilovoltů [k]) by efektivní vlnová délka byla 0,05 angstromu (Ä) - tj. 1/1 000 vlnové délky zelené světlo. Pokud by takové vlny mohly být použity v mikroskopu, došlo by k výraznému zvýšení rozlišení. V roce 1926 bylo prokázáno, že magnetická nebo elektrostatická pole mohou sloužit jako čočky pro elektrony nebo jiné nabité částice. Tento objev zahájil studium elektronové optiky a do roku 1931 němečtí elektrotechničtí inženýři Max Knoll a Ernst Ruska vymysleli elektronový mikroskop s dvěma čočkami, který vytvořil obrazy zdroje elektronů. V roce 1933 byl postaven primitivní elektronový mikroskop, který zobrazoval spíše vzorek než zdroj elektronů, a v roce 1935 Knoll vytvořil naskenovaný obrázek pevného povrchu. Rozlišení optického mikroskopu bylo brzy překonáno.
Německý fyzik Manfred, Freiherr (baron) von Ardenne a britský elektronický inženýr Charles Oatley položili základy transmisní elektronové mikroskopie (ve které elektronový paprsek prochází vzorkem) a skenovací elektronové mikroskopie (ve které elektronový paprsek uniká ze vzorku jiný elektrony, které jsou poté analyzovány), které jsou zaznamenány zejména v Ardennově knize Elektronen-Übermikroskopie (1940). Další pokrok ve výstavbě elektronových mikroskopů byl zpožděn během druhé světové války, ale v roce 1946 dostal impuls s vynálezem stigmátoru, který kompenzuje astigmatismus objektivu, po kterém se produkce rozšířila.
Transmisní elektronový mikroskop (TEM) může zobrazovat vzorky o tloušťce až 1 mikrometr. Vysokonapěťové elektronové mikroskopy jsou podobné TEM, ale pracují s mnohem vyšším napětím. Skenovací elektronový mikroskop (SEM), ve kterém je elektronový paprsek skenován po povrchu pevného objektu, se používá k vytvoření obrazu podrobností povrchové struktury. Environmentální skenovací elektronový mikroskop (ESEM) může na rozdíl od SEM generovat naskenovaný obraz vzorku v atmosféře a je přístupný studiu vlhkých vzorků, včetně některých živých organismů.
Kombinace technik vedla ke skanovacímu transmisnímu elektronovému mikroskopu (STEM), který kombinuje metody TEM a SEM a mikroanalyzátor elektronové sondy nebo analyzátor microprobe, který umožňuje chemickou analýzu složení materiálů, které mají být provedeny za použití dopadající elektronový paprsek k excitaci emise charakteristických rentgenových paprsků chemickými prvky ve vzorku. Tyto rentgenové paprsky jsou detekovány a analyzovány spektrometry zabudovanými do přístroje. Analyzátory microprobe jsou schopny vytvořit obraz elektronového skenování, takže struktura a složení lze snadno korelovat.
Jiným typem elektronového mikroskopu je mikroskop s emisemi pole, ve kterém se silné elektrické pole používá k čerpání elektronů z drátu namontovaného v trubici s katodovým paprskem.
