مقدمة موجزة عن المجهر الإلكتروني النافذ
مقدمة مختصرة
مبدأ التصوير للمجهر الإلكتروني والمجهر الضوئي هو نفسه في الأساس، ولكن الفرق هو أن الأول يستخدم شعاع الإلكترون كمصدر للضوء والمجال الكهرومغناطيسي كعدسة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن اختراق شعاع الإلكترون ضعيف جدًا، يجب تحويل العينة المستخدمة للمجهر الإلكتروني إلى أقسام رقيقة جدًا يبلغ سمكها حوالي 50 نانومتر. هذا النوع من الشريحة يجب أن يتم باستخدام مشراح فائق الدقة. يمكن أن يصل تكبير المجهر الإلكتروني إلى ما يقرب من مليون مرة، ويتكون من خمسة أجزاء: نظام الإضاءة ونظام التصوير ونظام الفراغ ونظام التسجيل ونظام إمداد الطاقة. إذا تم تقسيمها، فإن الأجزاء الرئيسية هي العدسة الإلكترونية ونظام تسجيل التصوير، والتي تتكون من مسدس الإلكترون، المكثف، غرفة العينة، العدسة الموضوعية، مرآة الحيود، المرآة المتوسطة، مرآة الإسقاط، شاشة الفلورسنت وكاميرا موضوعة في الفراغ.
المجهر الإلكتروني هو مجهر يستخدم الإلكترونات لإظهار الجزء الداخلي أو السطحي لجسم ما. الطول الموجي للإلكترونات عالية السرعة أقصر من الضوء المرئي (ثنائية الموجة والجسيم)، كما أن دقة المجهر محدودة بالطول الموجي المستخدم، لذا فإن الدقة النظرية للمجهر الإلكتروني (حوالي 0.1 نانومتر ) أعلى بكثير من المجهر الضوئي (حوالي 200 نانومتر).
يقوم المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، والذي يشار إليه باسم المجهر الإلكتروني النافذ [1]، بإسقاط شعاع الإلكترون المتسارع والمركز على عينة رقيقة جدًا، وتتصادم الإلكترونات مع الذرات الموجودة في العينة لتغيير اتجاهها، وبالتالي إنتاج تشتت زاوي صلب. وترتبط زاوية التشتت بكثافة العينة وسمكها، فيمكن تكوين صور ذات سطوع مختلف، وسيتم عرض الصور على أجهزة التصوير (مثل شاشات الفلورسنت والأفلام ومكونات الاقتران الحساسة للضوء) بعد التضخيم والتركيز.
نظرًا لأن طول موجة دي برولي للإلكترونات قصير جدًا، فإن دقة المجهر الإلكتروني النافذ أعلى بكثير من دقة المجهر الضوئي، والتي يمكن أن تصل إلى {{0}}.1 ~ 0.2 نانومتر والتكبير عشرات الآلاف ~ ملايين المرات. ولذلك يمكن استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لمراقبة البنية الدقيقة للعينة، حتى بنية عمود واحد فقط من الذرات، وهو أصغر بعشرات الآلاف من المرات من أصغر بنية يمكن ملاحظتها بواسطة المجهر الضوئي. يعد TEM طريقة تحليلية مهمة في العديد من المجالات العلمية المتعلقة بالفيزياء والأحياء، مثل أبحاث السرطان وعلم الفيروسات وعلوم المواد وتكنولوجيا النانو وأبحاث أشباه الموصلات وما إلى ذلك.
عندما يكون التكبير منخفضًا، فإن تباين تصوير TEM يحدث بشكل أساسي بسبب اختلاف امتصاص الإلكترونات الناتج عن اختلاف سماكة المواد وتركيبها. ومع ذلك، عندما يكون التكبير مرتفعًا، فإن التقلبات المعقدة ستتسبب في سطوع مختلف للصورة، لذلك هناك حاجة إلى المعرفة المهنية لتحليل الصورة التي تم الحصول عليها. باستخدام أوضاع مختلفة من TEM، يمكن تصوير العينات من خلال الخصائص الكيميائية، واتجاه البلورة، والبنية الإلكترونية، وتحول الطور الإلكتروني الناجم عن العينات والامتصاص المعتاد للإلكترونات.
