ویژگی های میکروسکوپ الکترونی انتقالی

ویژگی های میکروسکوپ الکترونی انتقالی

اصل تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نوری اساساً یکسان است، تفاوت در این است که اولی از پرتو الکترونی به عنوان منبع نور و از میدان الکترومغناطیسی به عنوان عدسی استفاده می کند. علاوه بر این، به دلیل اینکه قدرت نفوذ پرتو الکترونی بسیار ضعیف است، نمونه مورد استفاده برای میکروسکوپ الکترونی باید به یک بخش بسیار نازک با ضخامت حدود 50 نانومتر تبدیل شود. این برش باید با اولترامیکروتوم ساخته شود. بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی می تواند تا نزدیک به یک میلیون برابر برسد. این سیستم از پنج بخش تشکیل شده است: سیستم روشنایی، سیستم تصویربرداری، سیستم خلاء، سیستم ضبط و سیستم منبع تغذیه. اگر تقسیم شود: قسمت اصلی لنز الکترونیکی و سیستم ضبط تصویر است. اسلحه های الکترونی، آینه های کندانسور، محفظه های نمونه، عدسی های شیئی، آینه های پراش، آینه های میانی، آینه های پروجکشن، صفحه های فلورسنت و دوربین ها در خلاء.

میکروسکوپ الکترونی میکروسکوپی است که از الکترون ها برای نشان دادن سطح داخلی یا سطح یک جسم استفاده می کند. طول موج الکترون‌های پرسرعت کوتاه‌تر از نور مرئی است (دوگانگی موج-ذره)، و وضوح میکروسکوپ با طول موجی که استفاده می‌کند محدود می‌شود. بنابراین، وضوح نظری میکروسکوپ الکترونی (حدود 0.1 نانومتر) بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری است. سرعت (حدود 200 نانومتر).

میکروسکوپ الکترونی عبوری که به اختصار TEM نامیده می شود و به آن میکروسکوپ الکترونی عبوری می گویند، پرتو الکترونی شتاب یافته و متمرکز را بر روی یک نمونه بسیار نازک پخش می کند و الکترون ها با اتم های موجود در نمونه برخورد می کنند تا جهت را تغییر دهند و در نتیجه پراکندگی زاویه جامد ایجاد می کنند. اندازه زاویه پراکندگی به چگالی و ضخامت نمونه مربوط می شود، بنابراین می توان تصاویری با روشنایی و تاریکی متفاوت ایجاد کرد و تصاویر در دستگاه های تصویربرداری (مانند صفحه های فلورسنت، فیلم ها و اجزای جفت حساس به نور) نمایش داده می شوند. پس از بزرگنمایی و فوکوس

به دلیل طول موج بسیار کوتاه الکترون دو بروگلی، وضوح میکروسکوپ الکترونی عبوری بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری است که می‌تواند به 0 برسد.1-0.2 نانومتر، و بزرگنمایی آن برابر است با ده ها هزار تا میلیون ها بار. بنابراین، استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری می تواند برای مشاهده ساختار ظریف نمونه ها، حتی ساختار تنها یک ستون اتم، که ده ها هزار بار کوچکتر از کوچکترین ساختاری است که توسط میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است، استفاده شود. TEM یک روش تحلیلی مهم در بسیاری از زمینه های علمی مرتبط با فیزیک و زیست شناسی مانند تحقیقات سرطان، ویروس شناسی، علم مواد و همچنین فناوری نانو، تحقیقات نیمه هادی ها و غیره است.

در بزرگنمایی های کم، کنتراست در تصویربرداری TEM عمدتاً به دلیل جذب متفاوت الکترون ها به دلیل ضخامت و ترکیب متفاوت مواد است. هنگامی که چند برابر بزرگنمایی زیاد باشد، نوسانات پیچیده باعث تفاوت در روشنایی تصویر می شود، بنابراین برای تجزیه و تحلیل تصویر به دست آمده به دانش حرفه ای نیاز است. با استفاده از حالت‌های مختلف TEM، می‌توان از یک نمونه با توجه به ویژگی‌های شیمیایی، جهت‌گیری کریستالوگرافی، ساختار الکترونیکی، تغییر فاز الکترونیکی توسط نمونه و به طور کلی با جذب الکترون‌ها، تصویربرداری کرد.

اولین TEM توسط Max Knorr و Ernst Ruska در سال 1931 توسعه یافت، این گروه تحقیقاتی اولین TEM را با وضوح فراتر از نور مرئی در سال 1933 و اولین TEM تجاری را در سال 1939 با موفقیت توسعه داد.

TEM بزرگ
TEM معمولی عموماً ولتاژ شتاب پرتو الکترونی {{0}}kV را اتخاذ می‌کند. مدل های مختلف با ولتاژهای شتاب پرتو الکترونی متفاوت مطابقت دارند. وضوح مربوط به ولتاژ شتاب پرتو الکترونی است و می تواند به 0.{2}}.1 نانومتر برسد. مدل های رده بالا می توانند به وضوح در سطح اتمی دست یابند.

TEM ولتاژ پایین
میکروسکوپ الکترونی ولتاژ پایین، ولتاژ شتاب پرتو الکترونی (5 کیلوولت) مورد استفاده توسط LVEM بسیار کمتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری بزرگ است. ولتاژ شتاب کمتر، قدرت برهمکنش بین پرتو الکترونی و نمونه را افزایش می دهد، در نتیجه کنتراست و کنتراست تصویر را بهبود می بخشد، به ویژه برای نمونه هایی مانند پلیمرها و زیست شناسی مناسب است. در عین حال، میکروسکوپ الکترونی عبوری ولتاژ پایین آسیب کمتری به نمونه وارد می کند.

وضوح کمتر از میکروسکوپ الکترونی بزرگ، 1-2nm است. به دلیل ولتاژ پایین، TEM، SEM و STEM را می توان در یک دستگاه ترکیب کرد

کریو-EM
میکروسکوپ کرایو معمولاً مجهز به یک دستگاه انجماد نمونه بر روی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری معمولی است تا نمونه را تا دمای نیتروژن مایع (77K) خنک کند، که برای مشاهده نمونه‌های حساس به دما مانند پروتئین‌ها و برش‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود. با انجماد نمونه، آسیب به نمونه توسط پرتو الکترونی را می توان کاهش داد، تغییر شکل نمونه را کاهش داد و شکل نمونه واقعی تری به دست آورد.

ویژگی های عملیاتی

1. ثبات

پایداری لوله فتومولتیپلایر توسط عوامل زیادی مانند ویژگی های خود دستگاه، وضعیت کار و شرایط محیطی تعیین می شود. موقعیت های زیادی وجود دارد که در آن خروجی لوله در طول فرآیند کار ناپایدار است، عمدتاً از جمله:

آ. ناپایداری پرشی ناشی از جوشکاری ضعیف الکترودها در لوله، ساختار شل، تماس ضعیف ترکش کاتد، تخلیه نوک بین الکترودها، فلاش اوور و غیره است و سیگنال به طور ناگهانی بزرگ و کوچک می شود.

ب تداوم و بی ثباتی خستگی ناشی از جریان خروجی بیش از حد آند.

ج تأثیر شرایط محیطی بر پایداری. با افزایش دمای محیط، حساسیت لوله کاهش می یابد.

د محیط مرطوب باعث نشتی بین پین ها می شود که باعث افزایش جریان تاریک و ناپایدار شدن آن می شود.

ه. تداخل میدان الکترومغناطیسی محیطی باعث کار ناپایدار می شود.

2. ولتاژ کار را محدود کنید

ولتاژ کاری نهایی به حد بالایی ولتاژی که لوله مجاز به اعمال آن است اشاره دارد. بالاتر از این ولتاژ، لوله تخلیه یا حتی خراب می شود.