走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡の結像原理はどのように異なりますか

走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡の結像原理はどのように異なりますか

走査型電子顕微鏡では主に試料に電子線を照射した後の二次電子像が観察されますが、透過型電子顕微鏡では明視野像が透過電子像となります。

電子顕微鏡、略して電子顕微鏡は、50 年以上の開発を経て、現代の科学技術に不可欠かつ重要なツールとなっています。

電子顕微鏡は、ミラーチューブ、真空装置、電源キャビネットの 3 つの部分で構成されます。

鏡筒は主に電子源、電子レンズ、サンプルラック、蛍光板、検出器で構成されており、通常は上から下まで一列に組み立てられます。

電子レンズは電子を集束させるために使用され、電子顕微鏡の管内で最も重要なコンポーネントです。 一般的には磁気レンズが使用されますが、場合によっては静電レンズも使用されます。 ミラーチューブの軸に対して対称な空間電場または磁場を使用して、電子の軌道を軸に向かって曲げ、焦点を形成します。 光を絞る光学顕微鏡の光学レンズ（凸レンズ）と同じ働きをするため、電子レンズと呼ばれます。 光学レンズの焦点は固定されていますが、電子レンズの焦点は調整できるため、電子顕微鏡には光学顕微鏡のような可動レンズ系がありません。 最新の電子顕微鏡のほとんどは、磁極片を備えたコイルを通過する安定した DC 励起電流によって生成される強力な磁場を通じて電子を集束させる電磁レンズを使用しています。 電子源は、自由電子を放出するカソード、ゲート、電子を円形に加速するアノードで構成されます。 カソードとアノード間の電圧差は非常に高くなければならず、通常は数千ボルトから 300 万ボルトの間です。 均一な速度で電子ビームを放出・形成できるため、加速電圧の1000分の1以上の安定性が要求されます。

サンプルはサンプルラックに安定して配置でき、サンプルを変更するための装置（移動、回転、加熱、冷却、引き伸ばしなど）が備えられていることがよくあります。

なぜ蛍光板を使うのですか? 電子線は肉眼では見ることができないため、目に見える像を形成するには蛍光板を使って電子線を可視光源にする必要があります。

検出器は、電子信号または二次信号を収集するために使用されます。

走査型電子顕微鏡の電子ビームはサンプルを通過せず、サンプルの小さな領域にできるだけ電子ビームの焦点を合わせてから、サンプルを行ごとに走査します。 入射電子により、サンプル表面が二次電子で励起されます。 顕微鏡は各点から散乱される電子を観察します。 試料の横に置かれたシンチレーション結晶は、この二次電子を受け取り、増幅後の受像管の電子線強度を変調し、受像管蛍光面の明るさを変化させます。 画像は、試料の表面構造を反映した 3 次元画像です。 受像管の偏向コイルは試料表面上の電子ビームと同期して走査し、受像管の蛍光面に試料表面の形態像を表示します。これは産業用テレビの動作原理と同様です。 このような顕微鏡内の電子はサンプルを通過する必要がないため、電子が加速する電圧はそれほど高くする必要はありません。

走査型電子顕微鏡の分解能は主に、試料表面上の電子ビームの直径に依存します。 倍率は、イメージング チューブのスキャン振幅とサンプルのスキャン振幅の比であり、数十倍から数十万倍まで連続的に変化します。 走査型電子顕微鏡では、非常に薄いサンプルは必要ありません。 画像には強い立体感があります。 電子線と物質との相互作用によって発生する二次電子や吸収電子、X線などの情報を利用して物質の組成を分析することができます。

走査型電子顕微鏡の製造は、電子と物質の間の相互作用に基づいています。 人間の高エネルギー電子ビームが物質の表面に衝突すると、励起された領域で二次電子、オージェ電子、特性 X 線、連続 X 線、後方散乱電子、透過電子、および可視、紫外、および電磁放射が生成されます。赤外線領域。 同時に、電子正孔対、格子振動（フォノン）、電子振動（プラズマ）も発生します。