電子顕微鏡の構成部品
電子源：自由電子を放出する陰極であり、リング状の陽極が電子を加速します。 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。
電子: 電子を集束させるために使用されます。 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。 電子レンズの働きは光学顕微鏡の光学レンズと同じです。 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。
真空装置: 真空装置は、電子が吸収されたり、その経路で偏向されたりしないように、顕微鏡内の真空状態を確保するために使用されます。
サンプルホルダー：サンプルを安定してサンプルホルダーに置くことができます。 さらに、サンプルを変更するために使用できるデバイス (移動、回転、加熱、冷却、伸長など) が存在する場合もあります。
検出器: 電子を収集するために使用される信号または二次信号。 透過型電子顕微鏡 (Transmission Electron Microscopy TEM) を使用すると、試料の投影を直接取得できます。 この顕微鏡では電子がサンプルを通過するため、サンプルは非常に薄くなければなりません。 サンプルを構成する原子の原子量、電子が加速される電圧、および必要な分解能によってサンプルの厚さが決まります。 サンプルの厚さは、数ナノメートルから数マイクロメートルまで変化します。 原子量が高く、電圧が低いほど、サンプルは薄くする必要があります。
対物レンズのレンズ系を変更することで、対物レンズの焦点の像を直接拡大できます。 これから電子回折像を得ることができます。 この画像を利用してサンプルの結晶構造を解析することができます。
エネルギーフィルター透過電子顕微鏡 (EFTEM) では、電子がサンプルを通過する際の速度の変化を測定します。 これから、サンプル内の化学元素の分布など、サンプルの化学組成を推測できます。
電子顕微鏡の用途
電子顕微鏡は、その構造や用途により透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、反射型電子顕微鏡、放射型電子顕微鏡に分けられます。 透過型電子顕微鏡は、通常の顕微鏡では分解できない微細な材料構造を観察するためによく使用されます。 走査型電子顕微鏡は主に固体表面の形態を観察するために使用され、X 線回折計や電子エネルギー分光計と組み合わせて材料組成分析用の電子マイクロプローブを形成することもできます。 自己放出電子表面の研究のための放出電子顕微鏡。
透過型電子顕微鏡は、電子ビームがサンプルを透過し、電子レンズで像を拡大することから名付けられました。 その光路は光学顕微鏡の光路と同様です。 このタイプの電子顕微鏡では、画像の細部のコントラストは、サンプルの原子による電子ビームの散乱によって生成されます。 サンプルの薄い部分または密度が低い部分では電子ビームの散乱が少ないため、より多くの電子が対物絞りを通過して画像化に関与し、画像内でより明るく表示されます。 逆に、サンプルの厚い部分または密度が高い部分は、画像では暗く表示されます。 サンプルが厚すぎたり、密度が高すぎたりすると、画像のコントラストが低下したり、電子ビームのエネルギーを吸収して損傷したり破壊されたりすることがあります。
