Obsah:
Trocha historie...
Proč elektrony?| Konstrukce mikroskopu Už první pohled na skanovací elektronový mikroskop odhalí výrazné rozdíly v konstrukci přístroje ve srovnání s transmisním elektronovým mikroskopem. Nápadná je především rozdílná délka tubusu, který je poloviční. Je to dáno tím, že u skanovacího elektronového mikroskopu se detekují signály, které primární svazek elektronů uvolnil nad povrch preparátu, a není třeba soustavy čoček, které u TEM tvoří zobrazovací systém ve spodní části tubusu. Místo toho je SEM vybaven detektory sekundárních a odražených elektronů a elektronikou na zesílení a zpracování signálu a tvorbu obrazu. Porovnání schémat optického mikroskopu, TEM a SEM zachycuje (obr. 1). Zjednodušené blokové schéma skanovacího elektronového mikroskopu je na (obr. 2). Zdrojem elektronů je ve špičce tubusu stejně jako u TEM nejčastěji přímo žhavené wolframové vlákno. Vzhledem k tomu, že v SEM je požadován větší emisní proud, je třeba po každém zapnutí mikroskopu zkontrolovat vystředění katody a žhavit ji přesně do nasyceného stavu. Přežhavování katody vede ke zkrácení její životnosti, které je i tak výrazně nižší než u TEM z důvodu větší emise elektronů. Rozlišovací schopnost u SEM do značné míry závisí na průměru zfokusovaného svazku primárních elektronů dopadajících na povrch preparátu a hodnota tohoto průměru je zase výrazně ovlivněna průměrem katody. Proto rozlišovací schopnost přístrojů s wolframovou přímo žhavenou katodou se pohybuje mezi 10 až 15 nm. Velkým hitem se v současné době stávají přístroje s autoemisní tryskou. Mnohem menší průměr hrotu katody a vysoká emise umožňují dosáhnout rozlišovací schopnosti pod 5 nm (viz kap 3.1, tab.1). Na (obr. 3) je skanovací elektronový mikroskop JEOL 6700 vybavený autoemisní tryskou. Stejně jako v TEM primární elektrony jsou urychleny potenciálem mezi katodou a anodou, která má ve svém středu kruhový otvor, kudy prolétají primární elektrony do soustavy elektromagnetických čoček. V SEM při prohlížení biologických preparátů se používá urychlovací napětí do 25 kV. Výběr urychlovacího napětí závisí především na typu preparátu, zvětšení. kterého chceme dosáhnout a do jaké míry se nabíjí povrch prohlíženého preparátu. Snižováním urychlovacího napětí lze zčásti eliminovat nepříznivé efekty nabíjení, na druhé straně se zvyšují chromatická a sférická vada čoček, což vede ke snížení rozlišovací schopnosti. Hlavním úkolem soustavy elektromagnetických čoček v SEM je co nejvíce zmenšit průměr svazku elektronů, které dopadají na povrch preparátu (obr. 4). Soustava čoček je obvykle tvořena jednou nebo dvěma kondenzorovými čočkami a objektivovou čočkou s proměnou zmenšovací výkonností. Pomocí změn malých proudu v objektivu se zaostřuje obraz. Celkově se zmenšení může pohybovat v rozsahu 0 - 10.000 x, takže v případě termoemisní wolframové katody, kde průměr křižiště se pohybuje okolo 100 µm, se při maximálním zmenšení dostaneme na hranici rozlišení. Důležitou součástí elektron optického systému je stigmátor, pomocí kterého se koriguje astigmatismus elektromagnetických čoček. Tato vada čoček hraje při práci se SEM významnou roli a má velký vliv na konečnou kvalitu obrazu. Astigmatismus čoček se často mění, např. i po výměně preparátu, a proto je třeba často kontrolovat správné nastavení stigmátoru mikroskopu. Elektromagnetickými čočkami zkoncentrovaný paprsek primárních elektronů je před dopadem na povrch preparátů rozpohybován vychylovacími cívkami tak, že pokryje řádky - rastruje - malou plošku. Synchronně s primárním svazkem elektronů rastruje i paprsek tvořící obraz na obrazovkách mikroskopu. Počet řádků je možné měnit od desítek do několika tisíc a zároveň lze měnit i rychlost přeběhu paprsku v jednom řádku. Pro hledání, zaostřování a další korekce obrazu se volí většinou TV rychlosti přeběhu, produkující 25 obrazů za s, kdy můžeme plynule sledovat změny v zobrazení, ale klesá poměr signálu k šumu. Proto pro fotografický záznam se vybírá co nejpomalejší rychlost přeběhu, kdy získání jednoho celého obrazu může trvat 30, 60 i 120 s. V dolní části tubusu se nachází komora preparátů, která je ve srovnání s TEM velmi rozměrná. Je v ní umístěn goniometrický stolek (obr. 5), na který se upevňují vzorky umístěné v držáku preparátů (obr. 6) často v rozměrech i několika cm. Stolek umožňuje pohybovat s preparátem, otáčet ho i naklánět. V současné době se téměř standardně vybavují mikroskopy motorovým stolkem, který je možno ovládat pomocí joysticku nebo myši řídícího počítače. Velkou předností tohoto uspořádání je například možnost jednoduše zaznamenávat pohyb po preparátu a vracet se do jednotlivých prohlížených míst. V blízkosti preparátu jsou umístěny detektory jednotlivých signálů : např. sekundárních a odražených elektronů, rt. záření (obr. 7). |
 Předchozí |
Další  |
 Literatura | |
Obrázky | |
 |
Obr.1 - Porovnání konstrukce světelného mikroskopu, transmisního a skanovacího elektronového mikroskopu. |
| Zpět | |
 |
Obr.2 - Blokové scéma skanovacího elektronového mikroskopu |
| Zpět | |
 |
Obr.3 - Skanovací elektronový mikroskop JEOL 6700 vybavený autemisní tryskou |
| Zpět | |
 |
Obr.4 - Funkce elektromagnetických čoček v SEM |
| Zpět | |
 |
Obr.5 - Goniometrický stolek preparátů v SEM JEOL 6300 |
| Zpět | |
 |
Obr.6 - Držák preparátů v SEM JEOL 6300 |
| Zpět | |
 |
Obr.7 - Pohled do preparátové komory SEM JEOL 6300 |
| Zpět | |