Radne karakteristike transmisijske elektronske mikroskopije
Uvod
Princip snimanja elektronskog mikroskopa i optičkog mikroskopa u osnovi je isti, razlika je u tome što prvi koristi elektronski snop kao izvor svjetlosti, a elektromagnetsko polje kao leću. Osim toga, budući da je prodorna moć elektronskog snopa vrlo slaba, uzorak koji se koristi za elektronski mikroskop mora se izraditi u ultratanki presjek debljine oko 50 nm. Ovaj rez treba napraviti ultramikrotomom. Uvećanje elektronskog mikroskopa može doseći i do gotovo milijun puta. Sastoji se od pet dijelova: sustav osvjetljenja, sustav slike, sustav vakuuma, sustav snimanja i sustav napajanja. Ako je dodatno podijeljen: glavni dio je elektronička leća i sustav za snimanje slike. Elektronski topovi, kondenzatorska zrcala, komore za uzorke, leće objektiva, difrakcijska zrcala, međuzrcala, projekcijska zrcala, fluorescentna platna i kamere u vakuumu.
Elektronski mikroskop je mikroskop koji koristi elektrone za otkrivanje unutrašnjosti ili površine predmeta. Valna duljina elektrona velike brzine kraća je od duljine vidljive svjetlosti (dvojnost valne čestice), a razlučivost mikroskopa ograničena je valnom duljinom koju koristi. Stoga je teorijska razlučivost elektronskog mikroskopa (oko 0.1 nanometara) mnogo veća od one optičkog mikroskopa. brzina (oko 200 nm).
Transmisijski elektronski mikroskop (skraćeno TEM), koji se naziva transmisijski elektronski mikroskop [1], projicira ubrzani i koncentrirani elektronski snop na vrlo tanak uzorak, a elektroni se sudaraju s atomima u uzorku kako bi promijenili smjer, čime proizvodeći raspršenje pod čvrstim kutom. . Veličina kuta raspršenja povezana je s gustoćom i debljinom uzorka, tako da se mogu formirati slike različite svjetline i tame, a slike će se prikazati na uređajima za slikanje (kao što su fluorescentni zasloni, filmovi i fotoosjetljive spojne komponente) nakon zumiranja i fokusiranja.
Zbog vrlo kratke de Broglie valne duljine elektrona, razlučivost transmisijskog elektronskog mikroskopa puno je veća od one optičkog mikroskopa, koji može doseći 0.1-0.2nm, a povećanje je desetke tisuća do milijune puta. Stoga se korištenjem transmisijske elektronske mikroskopije može promatrati fina struktura uzoraka, čak i struktura samo jednog stupca atoma, koja je desetke tisuća puta manja od najmanje strukture koju je moguće promatrati optičkim mikroskopom. TEM je važna analitička metoda u mnogim znanstvenim područjima povezanim s fizikom i biologijom, poput istraživanja raka, virologije, znanosti o materijalima, kao i nanotehnologije, istraživanja poluvodiča itd.
Pri malim povećanjima, kontrast u TEM prikazu uglavnom je posljedica različite apsorpcije elektrona zbog različite debljine i sastava materijala. Kada je višestruko povećanje veliko, složene fluktuacije uzrokovat će razlike u svjetlini slike, pa je za analizu dobivene slike potrebno stručno znanje. Korištenjem različitih načina TEM-a, moguće je prikazati uzorak prema njegovim kemijskim svojstvima, kristalografskoj orijentaciji, elektronskoj strukturi, elektronskom faznom pomaku uzorka i općenito prema apsorpciji elektrona.
Prvi TEM razvili su Max Knorr i Ernst Ruska 1931. godine, ova istraživačka grupa razvila je prvi TEM s rezolucijom izvan vidljivog svjetla 1933. godine, a prvi komercijalni TEM uspješan je 1939. godine.
Veliki TEM
Transmisijski elektronski mikroskopi velikih razmjera (konvencionalni TEM) općenito koriste 80-300kV napon ubrzanja elektronskog snopa. Različiti modeli odgovaraju različitim naponima ubrzanja elektronskog snopa. Razlučivost je povezana s naponom ubrzanja elektronske zrake, koji može doseći 0.2-0.1nm. Vrhunski modeli mogu postići razlikovanje na atomskoj razini.
Niskonaponski TEM
Napon ubrzanja elektronskog snopa (5 kV) koji se koristi u niskonaponskom malom TEM (Low-Voltage electron microscope, LVEM) mnogo je niži od napona velikog TEM-a. Niži ubrzavajući napon pojačat će snagu interakcije između elektronske zrake i uzorka, čime se poboljšava kontrast slike i kontrast, posebno pogodan za uzorke kao što su polimeri i biologija; u isto vrijeme, niskonaponski prijenosni elektronski mikroskop uzrokovat će manju štetu uzorku.
Razlučivost je niža od razlučivosti velikog elektronskog mikroskopa, 1-2nm. Zbog niskog napona, TEM, SEM i STEM mogu se kombinirati u jednom uređaju
Krio-EM
Kriomikroskopija je obično opremljena opremom za zamrzavanje uzoraka na običnom prijenosnom elektronskom mikroskopu za hlađenje uzorka na temperaturu tekućeg dušika (77K), koji se koristi za promatranje temperaturno osjetljivih uzoraka poput proteina i bioloških rezova. Smrzavanjem uzorka može se smanjiti oštećenje uzorka elektronskim snopom, smanjiti deformacija uzorka i dobiti realističniji oblik uzorka.
