電子顕微鏡の構造と撮像原理
電子顕微鏡は、鏡筒、真空システム、電源キャビネットの3つの部分で構成されています。鏡筒は主に電子銃、電子レンズ、サンプルホルダー、蛍光スクリーン、撮影機構で構成され、通常は上から下まで1列に組み立てられています。真空システムは機械式真空ポンプ、拡散ポンプ、真空バルブなどで構成され、ポンプパイプラインを介して鏡筒に接続されています。電源キャビネットは、高電圧発生器、励起電流安定器、およびさまざまな調整制御ユニットで構成されています。
◆電子レンズ
電子レンズは電子顕微鏡の管球の最も重要な部分であり、管球の軸と対称な空間の電場または磁場を利用して電子を管球の軸に沿わせて焦点を合わせるガラス凸レンズの役割を果たすため、光線を焦点に合わせる役割を果たすため、電子レンズと呼ばれます。現代の電子顕微鏡のほとんどは電磁レンズを使用しており、その中で電子は磁極片を備えたコイルを通る非常に安定した直流励起電流によって生成される強力な磁場によって焦点を合わせられます。
◆電子銃
電子銃はタングステン熱陰極、ゲート、陰極から構成される部品で、均一な速度の電子ビームを放出・形成するため、加速電圧の安定性は1万分の1以上であることが求められます。
[撮像原理
■光学顕微鏡の撮像原理
観察対象が対物レンズの焦点の外側の焦点付近にある場合、対物レンズのすぐ内側に形成された実像が接眼レンズの焦点付近に焦点を合わせた後、再び接眼レンズで虚像に拡大されます。観察されるのは2倍の拡大後の倒立した虚像です。
■電子顕微鏡の撮像原理
電子顕微鏡は電子光学の原理に基づいており、光線と光学レンズの代わりに電子ビームと電子レンズを使用することで、非常に高い倍率で物質の微細構造を画像化する装置です。
電子顕微鏡の分解能は、電子顕微鏡が分解できる 2 つの隣接点間の最小距離で表されます。1970 年代、透過型電子顕微鏡の分解能は約 3.3 ナノメートルでした (人間の目の分解能は約 0.1 ミリメートル)。現在、電子顕微鏡の最大倍率は 300 万倍以上、光学顕微鏡の最大倍率は約 2,700 倍であるため、整然と並んだ原子ドットの配列を持つ電子顕微鏡を通じて、特定の重金属の原子と結晶を直接観察できます。
