Αρχή λειτουργίας και εφαρμογή της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης
Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM για συντομία) μπορεί να δει λεπτές δομές μικρότερες από {{0}},2um που δεν μπορούν να φανούν καθαρά κάτω από το οπτικό μικροσκόπιο. Αυτές οι δομές ονομάζονται Ultrastructure ή υπερδομή. Για να δείτε αυτές τις δομές καθαρά, είναι απαραίτητο να επιλέξετε μια πηγή φωτός μικρότερου μήκους κύματος για να βελτιώσετε την ανάλυση του μικροσκοπίου. Ο Ruska εφηύρε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης με την δέσμη ηλεκτρονίων ως πηγή φωτός το 1932. Το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρότερο από το ορατό φως και το υπεριώδες φως, και το μήκος κύματος της δέσμης ηλεκτρονίων είναι αντιστρόφως ανάλογο με την τετραγωνική ρίζα της τάσης της εκπεμπόμενης δέσμης ηλεκτρονίων, δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος. Προς το παρόν, η ανάλυση του TEM μπορεί να φτάσει τα 0,2 nm.
Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι ότι η δέσμη ηλεκτρονίων που εκπέμπεται από το πιστόλι ηλεκτρονίων διέρχεται μέσω του συμπυκνωτή κατά μήκος του οπτικού άξονα του σώματος του καθρέφτη στο κανάλι κενού και στη συνέχεια τον συγκλίνει σε ένα αιχμηρό, φωτεινό και ομοιόμορφο σημείο φωτός μέσω του συμπυκνωτή, ο οποίος λάμπει στο δείγμα στο δωμάτιο δειγμάτων. Η δέσμη ηλεκτρονίων που διέρχεται από το δείγμα μεταφέρει τις δομικές πληροφορίες μέσα στο δείγμα, με λιγότερα ηλεκτρόνια να περνούν από τις πυκνές περιοχές και περισσότερα ηλεκτρόνια να περνούν από τις αραιές περιοχές. Μετά την εστίαση και την κύρια μεγέθυνση του αντικειμενικού φακού, η δέσμη ηλεκτρονίων εισέρχεται στον ενδιάμεσο φακό και στον πρώτο και δεύτερο καθρέφτη προβολής του κατώτερου επιπέδου για ολοκληρωμένη μεγέθυνση. Η ενισχυμένη εικόνα ηλεκτρονίων τελικά προβάλλεται στην πλάκα φθορίζουσας οθόνης στην αίθουσα παρατήρησης. Μια φθορίζουσα οθόνη μετατρέπει τις ηλεκτρονικές εικόνες σε εικόνες ορατού φωτός για να τις παρατηρήσουν οι χρήστες. Αυτή η ενότητα θα εισαγάγει τις κύριες δομές και αρχές κάθε συστήματος ξεχωριστά.
Αρχή απεικόνισης ηλεκτρονιακής μικροσκοπίας μετάδοσης
Η αρχή απεικόνισης της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης μπορεί να χωριστεί σε τρεις περιπτώσεις:
1. Εικόνα απορρόφησης: Όταν τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται σε δείγματα με υψηλή μάζα και πυκνότητα, ο σχηματισμός της κύριας φάσης είναι σκέδαση. Οι περιοχές με μεγάλη μάζα και πάχος στο δείγμα έχουν μεγαλύτερη γωνία σκέδασης ηλεκτρονίων, διέρχονται λιγότερα ηλεκτρόνια και η φωτεινότητα της εικόνας είναι πιο σκοτεινή. Η πρώιμη ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης βασίστηκε σε αυτή την αρχή.
2. Εικόνα περίθλασης: μετά τη διάθλαση της δέσμης ηλεκτρονίων από το δείγμα, η κατανομή πλάτους του περιθλαμένου κύματος σε διαφορετικές θέσεις του δείγματος αντιστοιχεί στη διαφορετική περιθλατική ικανότητα κάθε μέρους του κρυστάλλου στο δείγμα. Όταν εμφανίζεται κρυσταλλογραφικό ελάττωμα, η περιθλατική ικανότητα του ελαττωματικού τμήματος είναι διαφορετική από την πλήρη περιοχή, έτσι ώστε η κατανομή του πλάτους του περιθλαμένου κύματος να είναι άνιση, αντανακλώντας την κατανομή του κρυσταλλογραφικού ελαττώματος.
3. Εικόνα φάσης: Όταν το δείγμα είναι λεπτότερο από 100 Å, τα ηλεκτρόνια μπορούν να περάσουν μέσα από το δείγμα και η αλλαγή του πλάτους του κύματος μπορεί να αγνοηθεί. Η απεικόνιση προέρχεται από την αλλαγή φάσης.
Χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης
Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης χρησιμοποιείται ευρέως στην επιστήμη των υλικών και στη βιολογία. Λόγω της ευαισθησίας των ηλεκτρονίων στη σκέδαση ή την απορρόφηση από αντικείμενα, η δύναμη διείσδυσης είναι χαμηλή και η πυκνότητα, το πάχος και άλλοι παράγοντες του δείγματος μπορούν να επηρεάσουν την τελική ποιότητα απεικόνισης. Επομένως, είναι απαραίτητο να προετοιμάσετε λεπτότερες εξαιρετικά λεπτές φέτες, συνήθως 50-100nm. Επομένως, τα δείγματα που παρατηρούνται με την ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία πολύ λεπτά. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι περιλαμβάνουν: μέθοδο εξαιρετικά λεπτής τομής, μέθοδο κατεψυγμένης εξαιρετικά λεπτής τομής, μέθοδο παγωμένης χάραξης, μέθοδο κατεψυγμένης θραύσης, κ.λπ. Για υγρά δείγματα, παρατηρείται συνήθως με ανάρτηση προεπεξεργασμένου χάλκινου πλέγματος.
