نحوه عملکرد میکروسکوپ الکترونی انتقالی و کاربردهای آن

اصل کار میکروسکوپ الکترونی عبوری

میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscope، به اختصار TEM) می تواند ریزساختارهای کوچکتر از {{0}}}.2um را ببیند که به وضوح زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده نیستند. به این سازه ها زیر ریزساختار یا فراساختار می گویند. برای مشاهده واضح این ساختارها، باید یک منبع نور با طول موج کوتاهتر انتخاب شود تا وضوح میکروسکوپ افزایش یابد. در سال 1932، Ruska یک میکروسکوپ الکترونی عبوری با یک پرتو الکترونی به عنوان منبع نور اختراع کرد. طول موج پرتو الکترونی بسیار کوتاهتر از نور مرئی و نور فرابنفش است و طول موج پرتو الکترونی با جذر ولتاژ پرتو الکترونی گسیل شده نسبت عکس دارد، یعنی ولتاژ بالاتر است. هر چه طول موج کوتاهتر باشد در حال حاضر، وضوح TEM می تواند به 0.2 نانومتر برسد.

اصل کار میکروسکوپ الکترونی عبوری این است که پرتو الکترونی ساطع شده توسط تفنگ الکترونی از کندانسور در امتداد محور نوری بدنه آینه در کانال خلاء عبور می کند و توسط کندانسور به یک نقطه نوری تیز، روشن و یکنواخت متراکم می شود. ، و نمونه را در محفظه نمونه روشن می کند. بر؛ پرتو الکترونی پس از عبور از نمونه، اطلاعات ساختاری را در داخل نمونه حمل می کند، مقدار الکترون هایی که از قسمت متراکم نمونه عبور می کنند کم است و مقدار الکترون هایی که از قسمت پراکنده عبور می کنند بیشتر است. پس از فوکوس و بزرگنمایی اولیه عدسی شیئی، پرتو الکترونی عدسی میانی که وارد مرحله پایینی می شود و آینه های طرح اول و دوم تصویربرداری بزرگنمایی جامع انجام می دهند و در نهایت تصویر الکترونیکی بزرگنمایی شده بر روی صفحه فلورسنت در اتاق رصد نمایش داده می شود. ; صفحه نمایش فلورسنت تصویر الکترونیکی را به یک تصویر نور مرئی برای مشاهده کاربران تبدیل می کند. در این بخش به ترتیب ساختار و اصل اصلی هر سیستم معرفی خواهد شد.

اصول تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری

اصل تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری را می توان به سه وضعیت تقسیم کرد:

1. تصویر جذب: هنگامی که الکترون ها به نمونه ای با جرم و چگالی بالا برخورد می کنند، اثر اصلی تشکیل فاز پراکندگی است. در جایی که جرم و ضخامت نمونه بزرگتر است، زاویه پراکندگی الکترون ها بزرگتر است و الکترون های کمتری از آن عبور می کنند و روشنایی تصویر تیره تر است. میکروسکوپ های الکترونی عبوری اولیه بر این اصل بنا شده بودند.

2. تصویر پراش: پس از پراش پرتو الکترونی توسط نمونه، توزیع دامنه موج پراش شده در موقعیت های مختلف نمونه با قدرت پراش متفاوت هر قسمت از کریستال در نمونه مطابقت دارد. توزیع دامنه امواج پراش یکنواخت نیست و منعکس کننده توزیع عیوب کریستالی است.

3. تصویر فاز: وقتی نمونه نازک‌تر از 100A باشد، الکترون‌ها می‌توانند از نمونه عبور کنند، و تغییر دامنه موج را می‌توان نادیده گرفت و تصویربرداری از تغییر فاز حاصل می‌شود.

موارد استفاده از میکروسکوپ الکترونی انتقالی

میکروسکوپ الکترونی عبوری به طور گسترده در علم مواد و زیست شناسی استفاده می شود. از آنجایی که الکترون ها به راحتی توسط اجسام پراکنده یا جذب می شوند، نفوذ کم است و چگالی و ضخامت نمونه بر کیفیت تصویربرداری نهایی تأثیر می گذارد. بخش های بسیار نازک تر باید تهیه شود، معمولاً 50-100 نانومتر. بنابراین، نمونه برای مشاهده توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری باید بسیار نازک پردازش شود. روش های رایج مورد استفاده عبارتند از: برش فوق نازک، برش فوق نازک منجمد، فریز اچ، انجماد شکستگی و غیره. برای نمونه های مایع، معمولاً با آویزان کردن روی یک شبکه مسی پیش تصفیه شده مشاهده می شود.