電子顕微鏡の構成原理

電子顕微鏡の構成原理

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。鏡筒には主に電子銃、電子レンズ、サンプルホルダー、蛍光スクリーン、カメラ機構などの部品があり、これらの部品は通常、上から下に向かって 1 つの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、真空バルブで構成され、ポンプパイプ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、励起電流レギュレータ、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。

電子レンズは電子顕微鏡の鏡筒の最も重要な部分であり、鏡筒の軸と対称な空間電場または磁場を形成し、電子の軌跡を鏡筒の軸に集束させます。これはガラス凸レンズの役割であり、光線を集束させる役割はガラスの役割に似ているため、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、非常に安定した直流励起電流を磁極片のあるコイルに流すことで、強い磁場を発生させ、電子を集束させます。

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。

電子顕微鏡は、その構造と用途によって、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、反射型電子顕微鏡、および放射型電子顕微鏡に分けられます。透過型電子顕微鏡は、通常の顕微鏡では識別できない物質の微細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線回折計や電子分光計と組み合わせて電子顕微鏡を構成することもできます。電子顕微鏡は、サンプルの原子が電子ビームの散乱によって形成されます。サンプルのより薄いまたは密度の低い部分は、電子ビームの散乱が少ないため、より多くの電子が対物レンズのライトバーを通過してイメージングに参加し、画像が明るく表示されます。逆に、サンプルのより厚いまたは密度の高い部分は、画像が暗く表示されます。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、電子ビームからのエネルギーを吸収して損傷または破壊される可能性もあります。

電子顕微鏡の用途

電子顕微鏡は、構造と用途によって、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、反射型電子顕微鏡、および放射型電子顕微鏡に分類されます。透過型電子顕微鏡は、通常の顕微鏡では識別できない物質の微細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ますが、X線回折計や電子分光計と組み合わせて電子マイクロプローブを形成し、物質の組成を分析するためにも使用されます。放射型電子顕微鏡は、表面の電子の自己放出を研究するためのものです。