Принцип роботи та застосування трансмісійної електронної мікроскопії
Просвічуюча електронна мікроскопія (скорочено ПЕМ) дозволяє побачити тонкі структури менше {{0}}.2 мкм, які неможливо чітко побачити під оптичним мікроскопом. Ці структури називають ультраструктурою або ультраструктурою. Щоб чітко бачити ці структури, необхідно вибрати джерело світла з меншою довжиною хвилі, щоб покращити роздільну здатність мікроскопа. Руска винайшов трансмісійну електронну мікроскопію з електронним пучком як джерелом світла в 1932 році. Довжина хвилі електронного променя набагато коротша за видиме та ультрафіолетове світло, а довжина хвилі електронного променя обернено пропорційна квадратному кореню з напруги. випромінюваного електронного променя, тобто чим вище напруга, тим коротша довжина хвилі. В даний час роздільна здатність ТЕМ може досягати 0,2 нм.
Принцип роботи трансмісійної електронної мікроскопії полягає в тому, що електронний промінь, випромінюваний електронною гарматою, проходить через конденсор уздовж оптичної осі корпусу дзеркала у вакуумному каналі, а потім збирає його в різку, яскраву та рівномірну світлову пляму через конденсатор, який освітлює пробу в пробній кімнаті; Електронний промінь, що проходить через зразок, несе структурну інформацію всередині зразка, при цьому менше електронів проходить через щільні ділянки, а більше електронів — через розріджені; Після фокусування та первинного збільшення лінзи об'єктива електронний промінь потрапляє на проміжну лінзу та перше та друге проекційні дзеркала нижнього рівня для повного збільшення зображення. Посилене електронне зображення нарешті проектується на флуоресцентну екранну пластину в кімнаті для спостереження; Флуоресцентний екран перетворює електронні зображення на зображення у видимому світлі, щоб користувачі могли їх спостерігати. У цьому розділі будуть представлені основні структури та принципи кожної системи окремо.
Принцип зображення трансмісійної електронної мікроскопії
Принцип зображення трансмісійної електронної мікроскопії можна розділити на три випадки:
1. Зображення поглинання: коли електрони випромінюються на зразки з високою масою та щільністю, основним утворенням фази є розсіювання. Ділянки з великою масою і товщиною на зразку мають більший кут розсіювання електронів, проходить менше електронів, яскравість зображення темніша. На цьому принципі була заснована рання трансмісійна електронна мікроскопія.
2. Дифракційне зображення: після того, як електронний промінь дифрагує на зразку, розподіл амплітуди дифрагованої хвилі в різних положеннях зразка відповідає різній дифракційній здатності кожної частини кристала в зразку. Коли з’являється кристалографічний дефект, дифракційна здатність частини дефекту відрізняється від повної площі, тому розподіл амплітуди дифрагованої хвилі є нерівномірним, що відображає розподіл кристалографічного дефекту.
3. Фазове зображення: коли зразок тонший за 100 Å, електрони можуть проходити крізь зразок, а зміну амплітуди хвилі можна ігнорувати. Зображення виникає через зміну фази.
Використання трансмісійної електронної мікроскопії
Трансмісійна електронна мікроскопія широко використовується в матеріалознавстві та біології. Через сприйнятливість електронів до розсіювання або поглинання об’єктами сила проникнення низька, а щільність, товщина та інші фактори зразка можуть впливати на кінцеву якість зображення. Тому необхідно готувати більш тонкі надтонкі скибочки, зазвичай 50-100нм. Тому зразки, які спостерігаються за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії, потрібно обробляти дуже тонкими. Зазвичай використовувані методи включають: метод ультратонких зрізів, метод замороженого надтонкого зрізу, метод замороженого травлення, метод замороженого руйнування тощо. Для рідких зразків це зазвичай спостерігають, підвішуючи попередньо оброблену мідну дротяну сітку.
