مكونات عمود المجهر الالكتروني النفاذ

مكونات عمود المجهر الالكتروني

يتكون عمود المجهر الإلكتروني من ثلاث منظومات أساسية هي:
1. منظومة الإضاءة (Illuminating System) .
2. منظومة التصوير (Imaging System).
3. منظومة التسجيل  (Recording System).
 وفيما يأتي شرح موجز لمكونات كل منظومة:
1- 3-1 :  منظـــومة الإضـــاءة Illuminating System))
تتكون هذه المنظومة من الأجزاء آلاتية:
1- قاذفة الإلكترونات: Electron Gun 
وهي مصدر الاضاءة في المجهر الالكتروني الذي يعطي حزما الكترونية معجلة تسير بسرعة عالية ومتساوية تقريبا (مصدر متشاكه)، وهو شرط مهم في تكوين الصورة الخالية من الزيغ اللوني. ويتميز المصدر الالكتروني الجيد بالصفات الاتية:
a. ان يكون متناظرا.
b. السطوعية العالية (?)  التي تعرف بانها كثافة التيار (?)  لوحدة الزاوية الصلبة   
(?) التي تنطلق بها الحزمة الالكترونية حيث ان  (? =?/?)  .
c. صغر المساحة التي تنطلق منها الحزم الالكترونية لضمان تجمعها في مساحة   
صغيرة على سطح النموذج.
2 - العدسة المكثفة: Condenser Lens
تقع العدسة المكثفة بين قاذفة الالكترونات والنموذج، وتعمل على تجميع الحزمة الالكترونية المتفرقة والقادمة من قاذفة الالكترونات وتبئيرها على النموذج. وغالبا ما يكون عدد هذه العدسات اثنتين، إذ تقوم العدسة الاولى بتكوين صورة مصغرة للمصدر الالكتروني يتم توجيهها نحو النموذج بوساطة العدسة المكثفة الثانية  .
وتكمن فائدة استخدام عدسات مكثفة مزدوجة في تقليل حجم المصدر الالكتروني الذي يؤدي الى تقليل المساحة المضاءة من النموذج وتجمع الحزمة الالكترونية في بقعة صغيرة على سطح النموذج مما يقلل من الاضطرابات الحاصلة في النموذج بسبب التسخين والتشعيع عند اضاءة مساحة كبيرة منه   .
1-3 -2  : منظومة التصوير Imaging System))
تتكون هذه المنظومة من عدسات الكترونية عدة تقع بين منصة النموذج والشاشة وتعمل مجتمعة على تكوين صورة مكبرة نهائية للنموذج التي تظهر على شاشة المجهر الإلكتروني. وتقسم هذه العدسات على قسمين:
 1- العدسة الشيئية: Objective Lens
تكون العدسة الشيئية الصورة الاولى للنموذج اذ تعمل على تبئير الحزمة الالكترونية المارة خلال النموذج لتكوين صورة وسطية مكبرة بحدود (Wischnitzer, 1981) 100X.
وتعد من اهم عدسات المجهر الالكتروني لانها تحدد جودة الصورة وقدرة تحليل المجهر، ويعزى هذا الى مساهمتها الفعالة في الزيغين الكروي واللوني اكثر من باقي انواع العدسات ، ولذلك يجب صنع العدسة باعلى دقة ممكنة. وللحصول على قدرة تحليل عالية جداً يجب ان تصمم العدسة الشيئية بحيث يكون موقع النموذج في مركزها فيعمل نصف المجال المغناطيسي للعدسة كعدسة مكثفة والنصف الاخر كعدسة شيئية.
تجهز العدسة الشيئية بثلاثة اجزاء مهمة هي ، ملفات الانحراف والسدادة ومصحح الاستكماتزم . تستعمل ملفات الانحراف للسيطرة على اتجاه حزمة الالكترونات بعد ان تترك منظومة التكثيف وقبل ان تصل الى النموذج إذ يمكن بواسطتها ازاحة الحزمة الالكترونية من دون ان يتغير ميلها عن المحور الاساسي. وبعد ان تسقط هذه الالكترونات على النموذج سوف تستطار بزوايا مختلفة ولذلك توضع السدادة في المستوى البؤري الخلفي للعدسة الشيئية وذلك لحجب قسم من هذه الالكترونات المستطارة . وبتغيير حجم هذه السدادة تتغير نسبة الالكترونات التي تحجبها هذه السدادة مما يودي  الى التحكم في درجة تباين الصورة .
ان وجود مصحح الاستكماتزم في العدسة الشيئية هو لتصحيح الزيغ اللابؤري الذي ينشأ بسبب العيب الميكانيكي في اقطاب العدسة ، ويتم ذلك بتسليط مجال كهربائي او مغناطيسي اسطواني داخل العدسة الشيئية يعمل على جعل مجال العدسة متناظراً حول المحور الاساسي.
   2   -  العدسة المسقطية: Projector Lens 
تعد العدسة المسقطية ثاني اهم العدسات في منظومة التصوير في المجهر الالكتروني بعد العدسة الشيئية اذ تقوم بتكبير الصورة المتكونة بوساطة العدسة الشيئية وتسقطها على الشاشة. وتعمل العدسة المسقطية بشكل عام عند اقل قيمة لبعدها البؤري لكي تعطي اعظم تكبير، وعددها عدستان او ثلاث او اربع عدسات  في المجاهر الالكترونية الحديثة بعد ان كانت عدسة واحدة في المجاهر القديمة. اذ ان تعدد العدسات المسقطية في المجهر الالكتروني يؤدي الى زيادة التكبير. كما يمكن الحصول على مدى واسع من التكبير بوساطة تغيير قوة هذه العدسات، وغالبا ما تدعى العدسة  المسقطية الاولى بالعدسة الوسطية، التي تقوم بتكوين الصورة الوسطية الثانية للنموذج، اما العدسة المسقطية الثانية فتقوم بتكوين الصورة النهائية للنموذج وتسقطها على الشاشة المتفلورة. وهناك عدسة مسقطية اخرى تدعى عدسة الحيود (Diffraction Lens)  عملها هو تكوين صورة لنمط الحيود الموجود في المستوي البؤري الخلفي (Back focal Length)  للعدسة الشيئية، لذا فهي توضع بين العدسة المسقطية الاولى والعدسة الشيئية، وفي حالة تكبير الصورة فان عدسة الحيود لا تقوم باي عمل. وتعطى قوة التكبير الكلية لصورة ما في المجهر الالكتروني في العلاقة الاتية:
MT = mo ? m1 ? m2 ?…..? mn   …. (6-1)
إذ ان:
MT  =   التكبير الكلي.
 mo   =   قوة تكبير العدسة الشيئية
 m2,m1 =   قوة تكبير العدسات المسقطية الاولى والثانية على التوالي.
mn     =   قوة التكبير لاخر عدسة مسقطية في المجهر الالكتروني.
        وتختلف المجاهرالالكترونية النفاذة في قوة تكبيرها بسبب التباين في خواص هذه العدسات وعددها إذ تتراوح حدود تكبير العدسة المسقطية المفردة x (250-60) . وان اهم العيوب التي تعاني منها هذه العدسات هو التشويه الشعاعي(Radial Distortion) والتشويه الحلزوني (Spiral Distortion)  إذ تسبب هذه العيوب تشويه الصورة لكنها لا تؤثر على قدرة تحليل المجهر،  فيغير التشويه الشعاعي مساحة الصورة وشكلها اما  التشويه الحلزوني فيغير شكل الصورة من دون تغيير مساحتها. 
3-3-1: منظومة التسجيل    Recording System))
تتكون هذه المنظومة من شاشة متفلورة ولوح فوتوغرافي وتعمل على تحويل الصورة الالكترونية الى صورة ضوئية مرئية، اذ تتحول الطاقة الالكترونية للحزمة الالكترونية الساقطة على الشاشة المتفلورة الى طاقة ضوئية. اذ تبعث المادة المتفلورة (التي تطلى بها الشاشة) ضوءا مرئيا عند قذفها بحزمة من الالكترونات الاحادية الطول الموجي. وبعد ملاحظة تفاصيل النموذج المطلوبة تسجل الصورة فوتوغرافيا إذ يسمح للالكترونات بالسقوط على اللوح الفوتوغرافي .