مبدأ العمل وتطبيق المجهر الإلكتروني النافذ
يمكن للمجهر الإلكتروني النافذ (TEM للاختصار) رؤية الهياكل الدقيقة التي يقل حجمها عن {{0}}.2um والتي لا يمكن رؤيتها بوضوح تحت المجهر الضوئي. تسمى هذه الهياكل البنية التحتية أو البنية التحتية. لرؤية هذه الهياكل بوضوح، من الضروري اختيار مصدر ضوء ذو طول موجي أقصر لتحسين دقة المجهر. اخترع روسكا المجهر الإلكتروني النافذ مع شعاع الإلكترون كمصدر للضوء في عام 1932. الطول الموجي لشعاع الإلكترون أقصر بكثير من الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، والطول الموجي لشعاع الإلكترون يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي للجهد. من شعاع الإلكترون المنبعث، أي أنه كلما زاد الجهد، كلما قصر الطول الموجي. في الوقت الحاضر، يمكن أن تصل دقة TEM إلى 0.2 نانومتر.
مبدأ عمل المجهر الإلكتروني النافذ هو أن شعاع الإلكترون المنبعث من مدفع الإلكترون يمر عبر المكثف على طول المحور البصري لجسم المرآة في قناة الفراغ، ثم يتقارب في بقعة ضوء حادة ومشرقة وموحدة من خلال المكثف، الذي يضيء على العينة في غرفة العينة؛ يحمل شعاع الإلكترون الذي يمر عبر العينة المعلومات الهيكلية داخل العينة، حيث يمر عدد أقل من الإلكترونات عبر المناطق الكثيفة ويمر عدد أكبر من الإلكترونات عبر المناطق المتناثرة؛ بعد التركيز والتكبير الأولي للعدسة الموضوعية، يدخل شعاع الإلكترون إلى العدسة المتوسطة ومرآتي الإسقاط الأولى والثانية للمستوى الأدنى للحصول على تصوير تكبير شامل. يتم أخيرًا عرض صورة الإلكترون المضخمة على لوحة شاشة الفلورسنت في غرفة المراقبة؛ تقوم شاشة الفلورسنت بتحويل الصور الإلكترونية إلى صور ضوئية مرئية ليتمكن المستخدمون من مراقبتها. سيعرض هذا القسم الهياكل والمبادئ الرئيسية لكل نظام على حدة.
مبدأ التصوير للمجهر الإلكتروني للإرسال
يمكن تقسيم مبدأ التصوير في المجهر الإلكتروني النافذ إلى ثلاث حالات:
1. صورة الامتصاص: عندما تنبعث الإلكترونات على عينات ذات كتلة وكثافة عالية، فإن تكوين الطور الرئيسي يكون متناثرا. تتمتع المناطق ذات الكتلة والسمك الكبيرين في العينة بزاوية تشتت أكبر للإلكترونات، ويمر عدد أقل من الإلكترونات، ويكون سطوع الصورة أغمق. اعتمد المجهر الإلكتروني النافذ المبكر على هذا المبدأ.
2. صورة الحيود: بعد حيود شعاع الإلكترون بواسطة العينة، فإن توزيع سعة الموجة الحيدة في مواضع مختلفة من العينة يتوافق مع قدرة الحيود المختلفة لكل جزء من البلورة في العينة. عندما يظهر العيب البلوري، تختلف قدرة الحيود لجزء العيب عن المساحة الكاملة، بحيث يكون توزيع سعة الموجة المنحرفة غير متساوٍ، مما يعكس توزيع العيب البلوري.
3. صورة الطور: عندما تكون العينة أرق من 100 Å، يمكن للإلكترونات المرور عبر العينة، ويمكن تجاهل تغير سعة الموجة. التصوير يأتي من التغيير في المرحلة.
استخدام المجهر الإلكتروني النافذ
يستخدم المجهر الإلكتروني النافذ على نطاق واسع في علوم المواد وعلم الأحياء. نظرًا لقابلية الإلكترونات للتشتت أو الامتصاص بواسطة الأجسام، تكون قوة الاختراق منخفضة، ويمكن أن تؤثر كثافة العينة وسمكها وعوامل أخرى على جودة التصوير النهائية. لذلك، من الضروري تحضير شرائح رفيعة جدًا، عادةً 50-100 نانومتر. ولذلك، فإن العينات التي تمت ملاحظتها بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ تحتاج إلى معالجة رقيقة جدًا. تشمل الطرق المستخدمة بشكل شائع: طريقة التقسيم الرقيق للغاية، وطريقة التقسيم الرقيق جدًا المجمدة، وطريقة النقش المجمد، وطريقة الكسر المجمد، وما إلى ذلك. بالنسبة للعينات السائلة، يتم ملاحظتها عادةً عن طريق تعليق شبكة سلكية نحاسية معالجة مسبقًا.
