Преглед на трансмисионната електронна микроскопия
Трансмисионният електронен микроскоп (накратко ТЕМ) може да види фини структури, по-малки от 0.2um, които не могат да се видят ясно под оптични микроскопи. Тези структури се наричат субмикроструктури или ултраструктури. За да видите ясно тези структури, е необходимо да изберете източник на светлина с по-къса дължина на вълната, за да подобрите разделителната способност на микроскопа.
Въведение
Принципът на изобразяване на електронния микроскоп и оптичния микроскоп е основно един и същ, разликата е, че първият използва електронен лъч като източник на светлина и електромагнитно поле като леща. Освен това, тъй като проникващата сила на електронния лъч е много слаба, пробата, използвана за електронния микроскоп, трябва да бъде направена в ултратънък участък с дебелина около 50 nm. Този срез трябва да се направи с ултрамикротом. Увеличението на електронния микроскоп може да достигне до близо един милион пъти. Състои се от пет части: система за осветление, система за изображения, система за вакуум, система за запис и система за захранване. Ако е подразделен: основната част е електронният обектив и системата за запис на изображения. Електронни пушки, кондензаторни огледала, камери за проби, обективни лещи, дифракционни огледала, междинни огледала, проекционни огледала, флуоресцентни екрани и камери във вакуум.
Електронният микроскоп е микроскоп, който използва електрони, за да разкрие вътрешността или повърхността на обект. Дължината на вълната на високоскоростните електрони е по-къса от тази на видимата светлина (дуализъм вълна-частица), а разделителната способност на микроскопа е ограничена от дължината на вълната, която използва. Следователно теоретичната разделителна способност на електронния микроскоп (около 0.1 нанометра) е много по-висока от тази на оптичния микроскоп. скорост (около 200 nm).
Трансмисионният електронен микроскоп (накратко ТЕМ), наричан трансмисионен електронен микроскоп [1], проектира ускорения и концентриран електронен лъч върху много тънка проба и електроните се сблъскват с атомите в пробата, за да променят посоката, като по този начин създавайки разсейване под плътен ъгъл. . Размерът на ъгъла на разсейване е свързан с плътността и дебелината на пробата, така че могат да се формират изображения с различна яркост и тъмнина и изображенията ще се показват на устройства за изображения (като флуоресцентни екрани, филми и фоточувствителни свързващи компоненти) след приближаване и фокусиране.
Поради много късата дължина на вълната на Де Бройл на електрона разделителната способност на трансмисионния електронен микроскоп е много по-висока от тази на оптичния микроскоп, който може да достигне 0.1-0.2nm, а увеличението е десетки хиляди до милиони пъти. Следователно използването на трансмисионна електронна микроскопия може да се използва за наблюдение на фината структура на пробите, дори структурата само на една колона от атоми, която е десетки хиляди пъти по-малка от най-малката структура, която може да се наблюдава чрез оптична микроскопия. ТЕМ е важен аналитичен метод в много научни области, свързани с физиката и биологията, като изследване на рака, вирусология, наука за материалите, както и нанотехнологии, изследвания на полупроводници и др.
При малки увеличения контрастът в изображенията с ТЕМ се дължи главно на различната абсорбция на електрони поради различната дебелина и състав на материала. Когато кратното увеличение е високо, сложните колебания ще причинят разлики в яркостта на изображението, така че са необходими професионални познания за анализ на полученото изображение. Чрез използването на различните режими на ТЕМ е възможно да се изобрази проба чрез нейните химични свойства, кристалографска ориентация, електронна структура, електронно фазово изместване от пробата и като цяло чрез абсорбция на електрони.
Първият ТЕМ е разработен от Макс Нор и Ернст Руска през 1931 г., тази изследователска група разработва първия ТЕМ с разделителна способност отвъд видимата светлина през 1933 г. и първия комерсиален ТЕМ през 1939 г. с успех.
Голям ТЕМ
Широкомащабните трансмисионни електронни микроскопи (конвенционални ТЕМ) обикновено използват 80-300kV ускоряващо напрежение на електронния лъч. Различните модели съответстват на различни напрежения на ускорение на електронния лъч. Разделителната способност е свързана с напрежението на ускорение на електронния лъч, което може да достигне 0.2-0.1nm. Моделите от висок клас могат да постигнат разграничаване на атомно ниво.
ТЕМ с ниско напрежение
Ускорителното напрежение на електронния лъч (5kV), използвано в малкия ТЕМ с ниско напрежение (електронен микроскоп с ниско напрежение, LVEM), е много по-ниско от това на големия ТЕМ. По-ниското ускоряващо напрежение ще подобри силата на взаимодействието между електронния лъч и пробата, като по този начин ще подобри контраста и контраста на изображението, особено подходящо за проби като полимери и биология; в същото време електронният микроскоп с ниско напрежение ще причини по-малко щети на пробата.
Разделителната способност е по-ниска от тази на големия електронен микроскоп, 1-2nm. Поради ниското напрежение, TEM, SEM и STEM могат да бъдат комбинирани в едно устройство
Крио-ЕМ
Криомикроскопията обикновено е оборудвана с оборудване за замразяване на проби на обикновен трансмисионен електронен микроскоп за охлаждане на пробата до температурата на течния азот (77K), което се използва за наблюдение на чувствителни към температура проби като протеини и биологични срезове. Чрез замразяване на пробата може да се намали увреждането на пробата от електронния лъч, деформацията на пробата може да бъде намалена и може да се получи по-реалистична форма на пробата.
