Elektronmikroskop, mikroskop som uppnår extremt hög upplösning med hjälp av en elektronstråle istället för en ljusstråle för att belysa studieobjektet.
metallurgi: Elektronmikroskopi
Stora framsteg har gjorts när det gäller att använda fint fokuserade strålar av energiska elektroner för att undersöka metaller. Elektronmikroskop s
Historia
Grundläggande forskning av många fysiker under det första kvartalet av 1900-talet antydde att katodstrålar (dvs. elektroner) kan användas på något sätt för att öka mikroskopupplösningen. Den franska fysikern Louis de Broglie 1924 öppnade vägen med förslaget att elektronstrålar kunde betraktas som en form av vågrörelse. De Broglie härledde formeln för deras våglängd, som visade att till exempel för elektroner som accelereras med 60 000 volt (eller 60 kilovolt [k]), skulle den effektiva våglängden vara 0,05 ångström (Å) —ie, 1/100 000 grön ljus. Om sådana vågor skulle kunna användas i ett mikroskop skulle en betydande upplösning öka. År 1926 demonstrerades att magnetiska eller elektrostatiska fält kunde tjäna som linser för elektroner eller andra laddade partiklar. Denna upptäckt inledde studiet av elektronoptik, och 1931 hade de tyska elektriska ingenjörerna Max Knoll och Ernst Ruska tagit fram ett tvålinss elektronmikroskop som producerade bilder av elektronkällan. 1933 byggdes ett primitivt elektronmikroskop som avbildade ett prov snarare än elektronkällan, och 1935 producerade Knoll en skannad bild av en fast yta. Det optiska mikroskopets upplösning överträffades snart.
Den tyska fysikeren Manfred, Freiherr (baron) von Ardenne och den brittiska elektronikingenjören Charles Oatley lägger grunden för transmissionselektronmikroskopi (där elektronstrålen rör sig genom provet) och skannar elektronmikroskopi (där elektronstrålen skjuter ut från provet andra elektroner som sedan analyseras), som är mest noterade i Ardennes bok Elektronen-Übermikroskopie (1940). Ytterligare framsteg i konstruktionen av elektronmikroskop försenades under andra världskriget men fick en drivkraft 1946 med uppfinningen av stigmatorn, som kompenserar för objektglinsens astigmatism, varefter produktionen blev mer utbredd.
Överföringselektronmikroskopet (TEM) kan bildprover upp till 1 mikrometer i tjocklek. Högspännings elektronmikroskop liknar TEM men fungerar vid mycket högre spänningar. Det avsökande elektronmikroskopet (SEM), i vilket en elektronstråle skannas över ytan på ett fast föremål, används för att bygga upp en bild av detaljerna i ytstrukturen. Miljöskanningselektronmikroskopet (ESEM) kan generera en skannad bild av ett prov i en atmosfär, till skillnad från SEM, och är mottaglig för studien av fuktiga prover, inklusive vissa levande organismer.
Kombinationer av tekniker har gett upphov till skanningsöverföringselektronmikroskop (STEM), som kombinerar metoderna för TEM och SEM, och elektron-sondmikroanalysatorn, eller mikroprobeanalysatorn, som möjliggör en kemisk analys av materialkompositionen som kan göras med hjälp av den infallande elektronstrålen för att väcka utsläpp av karakteristiska röntgenstrålar från de kemiska elementen i provet. Dessa röntgenstrålar detekteras och analyseras med spektrometrar inbyggda i instrumentet. Microprobe-analysatorer kan producera en elektronskanningsbild så att struktur och sammansättning lätt kan korreleras.
En annan typ av elektronmikroskop är fältutsläppsmikroskopet, i vilket ett starkt elektriskt fält används för att dra elektroner från en tråd monterad i ett katodstrålerör.
