تجزیه و تحلیل و کاربرد میکروسکوپ الکترونی در نانومواد
همانطور که از نام آن پیداست، میکروسکوپ ابزاری است که برای بزرگنمایی اجسام کوچک برای مشاهده استفاده می شود. از طریق یک سیستم نوری الکترونی متشکل از سه عدسی الکترومغناطیسی، پرتو الکترونی به یک پرتو الکترونی کوچک در حدود چند نانومتر متمرکز میشود تا سطح قطعه آزمایش را تابش کند. لنز انتهایی مجهز به یک سیم پیچ اسکن است که عمدتاً برای انحراف پرتو الکترونی استفاده می شود تا بتواند فضای دو بعدی روی قطعه آزمایش را اسکن کند و این اسکنر با اسکن روی پرتو کاتدی (CRT) هماهنگ می شود. . هنگامی که پرتو الکترونی به الکترونهای ثانویه (الکترونهای ثانویه) برخورد میکند و الکترونهای منعکسشده هنگام آزمایش قطعه آزمایش برانگیخته میشوند. هنگامی که این الکترون ها توسط آشکارساز شناسایی می شوند، سیگنال از طریق تقویت کننده به CRT ارسال می شود. از آنجایی که جریان روی سیم پیچ اسکن با جریان لوله تصویر هماهنگ است، سیگنال تولید شده در هر نقطه از سطح قطعه آزمایش با لوله تصویر مطابقت دارد. بنابراین قطعه آزمایشی ابزاری تحلیلی است که می تواند توپوگرافی و ویژگی های سطح را یک به یک با استفاده از تصویربرداری سنکرون بیان کند. میکروسکوپ های الکترونی به انواع مختلفی تقسیم می شوند و انتخاب مناسب با توجه به نیاز انجام می شود. وضوح تصویر یا بزرگنمایی تولید شده توسط فناوری های مختلف میکروسکوپ نیز متفاوت است، مانند: میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM، میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM، میکروسکوپ الکترونی روبشی STM، میکروسکوپ نیروی اتمی AFM و غیره.
خواص مواد قطعه آزمایش نیز بخش بسیار مهمی است که اساساً توسط سه عامل تعیین می شود: ترکیب ساختاری و پیوند، به منظور مشاهده مقیاس کوچک و سپس توسعه میکروسکوپ الکترونی، این ابزارها به سطح ماده محدود می شوند. ، و نمی تواند اطلاعات داخلی مطالب را ارائه دهد. ترکیب ساختاری و اطلاعات پیوند، اما دانشمندان علم مواد باید ترکیب ساختاری و اطلاعات پیوند درون ماده را بدانند، بنابراین میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM دارای الکترونهای پرانرژی (100kM~1MeV) برای هدایت پرتو الکترونی به داخل ماده است. قطعه آزمایش، از طریق بعد از نمونه، به دلیل برهمکنش انرژی پتانسیل کولن بین الکترون ها و اتم های داخل نمونه، انرژی از دست نمی رود که معمولاً به عنوان پدیده "پراکندگی الاستیک" شناخته می شود. ما می توانیم اطلاعاتی در مورد ریزساختار داخلی و ساختار اتمی از الکترون های پراکنده الاستیک و غیر کشسان به دست آوریم. الکترونهای پراکنده الاستیک و غیرکشسانی پراکنده در صفحه تصویر از طریق عدسی شیئی تصویربرداری میشوند. ورودی پرتو الکترونی با انرژی های مختلف بر حجم قطعه آزمایش تأثیر می گذارد و این رابطه متناسب است. هنگامی که ولتاژ بالا است، برخی از الکترون های ثانویه از زیر 0.2 میکرومتر از سطح (ضخامت ورق میکا) می آیند. بنابراین لازم است از ولتاژ کمتری برای مشاهده مواد پلیمری مانند نانومتر استفاده شود تا اطلاعات سطح بالایی از دست نرود، اما به اثر تخلیه روی قطعه آزمایش نارسانا توجه شود.
تأثیر سطح قطعه آزمایش بر EDS، اگر خود قطعه آزمایش SEM فلزی باشد یا رسانایی خوبی داشته باشد، می توان آن را مستقیماً بدون درمان قبلی تشخیص داد. اما اگر غیر رسانا باشد باید با یک لایه فلزی به ضخامت 50-200Å روی سطح پوشانده شود. لایه فلزی باید به طور یکنواخت روی سطح پوشانده شود تا از ایجاد اختلال در سطح قطعه آزمایش جلوگیری شود. فیلم فلزی معمولا طلا یا طلا است. - آلیاژ Pd یا پلاتین. عملیات آماده سازی قطعه آزمایشی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از: برش، تمیز کردن، جاسازی، سنگ زنی، پرداخت، فرسایش، پوشش پودری، آبکاری طلا، و غیره. برای مشاهده تعبیه شده است. در تهیه قطعات تست SEM باید به برخی اصول توجه کرد: موقعیت مورد تجزیه و تحلیل باید آشکار شود، رسانایی سطح باید خوب باشد، مواد مقاوم در برابر حرارت، مایع یا ژل مانند باید حاوی مواد برای جلوگیری از تبخیر شدن باشند. سطوح غیر رسانا باید با طلا اندود شوند، زیرا ما نمی توانیم عناصر مادی را تعیین کنیم.
میکروسکوپ الکترونی دیگر، TEM، نه تنها می تواند ساختار نابجایی را در کریستال و پس از پردازش و عملیات حرارتی مشاهده کند، بلکه مستقیماً تشکیل بلورهای ثانویه، گوشه گیری، تبلور مجدد، خزش و نابجایی را در کریستال های چند فازی مشاهده می کند. بسیاری از پدیدههایی که ارتباط نزدیکی با خواص مکانیکی مواد دارند، مانند برهمکنش با رسوبها، پرتو الکترونی با قطعه آزمایش برهمکنش میکند، یک الگوی پراش در صفحه کانونی پس از عدسی شیئی ایجاد میکند و تصویری بزرگنمایی شده در تصویربرداری ایجاد میکند. سطح. . هنگام کار با میکروسکوپ الکترونی، آینه میانی اغلب بر روی صفحه کانونی یا صفحه تصویربرداری پشت عدسی شیئی با تغییر جریان آینه میانی متمرکز می شود و سپس الگوی پراش یا تصویر بزرگنمایی شده به ترتیب مشاهده می شود. دو تصویر ایجاد شده توسط شرایط مختلف پراش قسمت های مختلف قطعه آزمایش که توسط پرتو الکترونی تابش می شود، تصویر میدان روشن و تصویر میدان تاریک است. تفاوت بین آنها در این است که دیافراگم عدسی شیئی پرتو الکترونی (یا پرتو الکترونی مستقیم) را مسدود می کند، فقط اجازه می دهد پرتو الکترونی مستقیم از تصویربرداری (پرتو الکترونی پراش) عبور کند، ساختار سه بعدی یا برش را مشاهده کرده و از آن عکس بگیرید. سطح قطعه آزمایش، به ویژه برای تحقیق نمونه های بیولوژیکی مناسب است، اما با الکترون از اجسام عبور می کند و حالت درونی آنها را آشکار می کند. TEM میتواند ویژگیهای کوچکی به اندازه 1 A را تجزیه و تحلیل کند، به شرطی که نمونه باید با ضخامت بیش از 1000 A برش داده شود. بنابراین، TEM نمیتواند تصویر بزرگنمایی از پشه ارائه دهد، اما میتواند ویروس پنهان شده در سلولهای حشرات را آشکار کند.
