Izvor elektrona Elektronski top

Izvor elektrona

Lorencova sila: F=eE+e[vB]
Centrifugalna sila: mv2/r=eE(r)+evB
U elektrostatičkom polju je:
v=(2eU/m)1/2 - razdvajanje po energijama
Električno polje cilindričnog kondenzatora je: E(r)=U/[rln(r2/r1)], r1,r2, -poluprečnici spoljne i unutrašnje elektrode kondenzatora, r - poluprečnik putanje naelektrisane čestice.
Električno polje sfernog kondenzatora je: E(r)=r1r2U/(r2-r1)r2
U magnetnom polju je:
R=(m/e)(v/B), R=(2emU)1/2/eB - razlaganje po masama.
Za dve razne čestice je:
m1/B12=m2/B22, za eU=const.
(eU)1/B12=(eU)2/B22, za m=const.

Sastoji se od elektronskog topa, elektromagnetnih sočiva, elektrostatičkih sočiva, kvadrupolnih ili heksapolnih sočiva, detektora elektrona.
Radi sa energijom elektrona 40-400KeV, Tipično 120KeV.
Slika elastično rasejanih elektrona koji prolaze kroz uzorak, ili se reflektuju, se dobija na fluorescentnom ekranu sa fosforom ili cink sulfidom. Sada se slika vodi optičkim kablom na CCD kameru.
Rezolucija instrumenta 0.05nm, povečanje do 50x106.
Ograničenja su aberacije (sferna, hromatska i astigmatizam).
Dobijena slika dijamanta (rastojanje atoma 89pm), silicijuma (78pm).
Poslednji tip je TITAN 80-300kV, sa rezolucijom ispod 0.05nm, zahvaljujući korekciji sferne aberacije. Može da snima dinamiku reakcije, naprimer, katalitičkog procesa. Pri radu nema prisustva operatora. Prvi primerak je u Lawrence-Berkeley laboratoriji, a puna proizvodnja ce biti 2009.

SEM (scanning electron microscope). - Detektuje sekundarne elektrone, karakteristične x-zrake, povratno rasejane electrone (back scattering) ili struju uzorka. - Daje odličnu sliku 3D strukture neprozirnih materijala. - Rezolucija oko 10 puta manja od TEM-a (1-5nm). Povečanje od 25 puta do 250 000 puta. - Detekcijom x-zraka se dobija slika sastava materijala. - Novi tipovi rade i na 50mbara i 100% vlage iz diferencijalno pumpanje komore sa uzorkom.
REM (reflection EM). - Detektuje elestično rasejane elektrone.
STEM (scanning TEM). - Skenira upadni probni snop kada prodje kroz uzorak. Fokusiranje snopa pre nego što udje u metu, dok je kod TEM-a fokusiranje posle prolaska uzorka. Uzorci se pripremaju kao za SEM, ali se tanje do 1 µm.
HRTEM (high resolution TEM). - Ima izvor elektrona sa emisijom polja. Slika se dobija usled razlike u fazi elektronskih talasa na kristalnom uzorku.
AEM (Analytical electron microscope). - Analizira neelastično rasejane elektrone i x-zrake.

Uzorci se seku specijalnim uredjajem (ultramicrotome) sa dijamantskim sečivom. Dobiju se uzorci debljine od 90nm.
Biološki uzorci se hemijski fiksiraju (glutoraldehidom ili formaldehidom), dehidriraju etanolom koji se uklanja u kritičnoj tački CO2. Zatim se fiksiraju za nosać. Koristi se graphen, koji je karbonski nanomaterijal, koji može da se dobije u monoatomskom sloju i koji je providan za elektrone.

Uzorci mogu da se fiksiraju i utapanjem u Araldit ili akrilat i seku na potrebnu debljinu. Za tanjenje uzoraka se koristi i ion beem milling ili spaterovanje jonima argona.