خصائص تشغيل المجهر الإلكتروني للإرسال
مقدمة
مبدأ التصوير بالمجهر الإلكتروني والمجهر الضوئي هو نفسه بشكل أساسي ، والفرق هو أن الأول يستخدم شعاع الإلكترون كمصدر للضوء والمجال الكهرومغناطيسي كعدسة. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن قوة اختراق الحزمة الإلكترونية ضعيفة جدًا ، فإن العينة المستخدمة في المجهر الإلكتروني يجب أن يتم تصنيعها في قسم رفيع جدًا بسمك حوالي 50 نانومتر. تحتاج هذه الشريحة إلى أن تكون مصنوعة من فائق الروعة. يمكن أن يصل تكبير المجهر الإلكتروني إلى ما يقرب من مليون مرة. يتكون من خمسة أجزاء: نظام الإضاءة ، ونظام التصوير ، ونظام الفراغ ، ونظام التسجيل ، ونظام الإمداد بالطاقة. إذا كانت مقسمة: الجزء الرئيسي هو العدسة الإلكترونية ونظام تسجيل التصوير. البنادق الإلكترونية ، والمرايا المكثفة ، وحجرات العينة ، والعدسات الموضوعية ، ومرايا الانعراج ، والمرايا الوسيطة ، ومرايا الإسقاط ، وشاشات الفلورسنت ، والكاميرات في الفراغ.
المجهر الإلكتروني هو مجهر يستخدم الإلكترونات للكشف عن الجزء الداخلي من الجسم أو سطحه. الطول الموجي للإلكترونات عالية السرعة أقصر من طول الضوء المرئي (ازدواجية الجسيم الموجي) ، ودقة المجهر محدودة بطول الموجة الذي يستخدمه. لذلك ، فإن الدقة النظرية للميكروسكوب الإلكتروني (حوالي 0. 1 نانومتر) أعلى بكثير من دقة المجهر الضوئي. معدل (حوالي 200 نانومتر).
المجهر الإلكتروني النافذ (اختصارًا TEM) ، والمشار إليه بالمجهر الإلكتروني النافذ [1] ، هو عرض شعاع الإلكترون المعجل والمركّز على عينة رقيقة جدًا ، وتصطدم الإلكترونات بالذرات في العينة لتغيير الاتجاه ، وبالتالي ينتج نثر زاوية صلبة. . يرتبط حجم زاوية التشتت بكثافة العينة وسمكها ، لذلك يمكن تكوين صور ذات سطوع وظلام مختلفين ، وسيتم عرض الصور على أجهزة التصوير (مثل الشاشات الفلورية والأفلام ومكونات اقتران حساسة للضوء) بعد التكبير والتركيز.
نظرًا لقصر الطول الموجي للإلكترون في Broglie ، فإن دقة وضوح المجهر الإلكتروني للإرسال أعلى بكثير من دقة المجهر الضوئي ، الذي يمكن أن يصل إلى 0. 1-0. 2 نانومتر ، والتكبير هو عشرات الآلاف إلى ملايين المرات. لذلك ، يمكن استخدام المجهر الإلكتروني للإرسال لمراقبة البنية الدقيقة للعينات ، حتى هيكل عمود واحد فقط من الذرات ، وهو أصغر بعشرات الآلاف من المرات من أصغر بنية يمكن ملاحظتها بواسطة المجهر الضوئي. TEM هي طريقة تحليلية مهمة في العديد من المجالات العلمية المتعلقة بالفيزياء والبيولوجيا ، مثل أبحاث السرطان ، وعلم الفيروسات ، وعلوم المواد ، وكذلك تكنولوجيا النانو ، وأبحاث أشباه الموصلات ، وما إلى ذلك.
في حالة التكبير المنخفض ، يرجع التباين في تصوير TEM بشكل أساسي إلى الامتصاص المختلف للإلكترونات بسبب اختلاف سماكة المادة وتركيبها. عندما يكون معدل التكبير مرتفعًا ، ستؤدي التقلبات المعقدة إلى حدوث اختلافات في سطوع الصورة ، لذا فإن المعرفة المهنية مطلوبة لتحليل الصورة التي تم الحصول عليها. باستخدام أنماط TEM المختلفة ، من الممكن تصوير عينة من خلال خصائصها الكيميائية ، والتوجه البلوري ، والبنية الإلكترونية ، وتحول الطور الإلكتروني بواسطة العينة ، وعمومًا عن طريق امتصاص الإلكترونات.
تم تطوير أول TEM بواسطة Max Knorr و Ernst Ruska في عام 1931 ، وقد طورت هذه المجموعة البحثية أول TEM بدقة تتجاوز الضوء المرئي في عام 1933 ، وأول TEM تجاري في عام 1939 ناجح.
TEM كبير
تستخدم المجاهر الإلكترونية للإرسال على نطاق واسع (TEM التقليدي) بشكل عام 80-300 كيلو فولت جهد تسريع حزمة الإلكترون. تتوافق النماذج المختلفة مع الفولتية المختلفة لتسريع حزمة الإلكترون. الدقة مرتبطة بجهد تسريع الحزمة الإلكترونية ، والذي يمكن أن يصل إلى 0. 2-0. 1 نانومتر. يمكن أن تحقق النماذج الراقية التمييز على المستوى الذري.
الجهد المنخفض TEM
جهد تسريع شعاع الإلكترون (5 كيلو فولت) المستخدم في TEM الصغير منخفض الجهد (مجهر إلكتروني منخفض الجهد ، LVEM) أقل بكثير من جهد TEM الكبير. سيعزز الجهد المتسارع المنخفض قوة التفاعل بين شعاع الإلكترون والعينة ، وبالتالي تحسين تباين الصورة وتباينها ، ومناسب بشكل خاص لعينات مثل البوليمرات وعلم الأحياء ؛ في الوقت نفسه ، فإن المجهر الإلكتروني لنقل الجهد المنخفض سوف يسبب ضررًا أقل للعينة.
الدقة أقل من تلك الخاصة بالمجهر الإلكتروني الكبير ، 1-2 نانومتر. نظرًا للجهد المنخفض ، يمكن دمج TEM و SEM و STEM في جهاز واحد
Cryo-EM
عادةً ما يكون الفحص المجهري بالتبريد مزودًا بمعدات تجميد العينات على المجهر الإلكتروني العادي للإرسال لتبريد العينة إلى درجة حرارة النيتروجين السائل (77 كلفن) ، والذي يستخدم لمراقبة العينات الحساسة لدرجة الحرارة مثل البروتينات والشرائح البيولوجية. عن طريق تجميد العينة ، يمكن تقليل تلف حزمة الإلكترون للعينة ، ويمكن تقليل تشوه العينة ، ويمكن الحصول على شكل عينة أكثر واقعية.
