Werkingsprincipe en toepassing van transmissie-elektronenmicroscopie
Transmissie-elektronenmicroscopie (kortweg TEM) kan fijne structuren van minder dan {{0}},2um zien die niet duidelijk zichtbaar zijn onder de optische microscoop. Deze structuren worden Ultrastructuur of ultrastructuur genoemd. Om deze structuren duidelijk te kunnen zien, is het noodzakelijk om een lichtbron met een kortere golflengte te kiezen om de resolutie van de microscoop te verbeteren. Ruska vond in 1932 de transmissie-elektronenmicroscopie uit met de elektronenbundel als lichtbron. De golflengte van de elektronenbundel is veel korter dan zichtbaar licht en ultraviolet licht, en de golflengte van de elektronenbundel is omgekeerd evenredig met de vierkantswortel van de spanning. van de uitgezonden elektronenbundel, dat wil zeggen: hoe hoger de spanning, hoe korter de golflengte. Momenteel kan de resolutie van TEM 0,2 nm bereiken.
Het werkingsprincipe van de transmissie-elektronenmicroscopie is dat de door het elektronenkanon uitgezonden elektronenbundel door de condensor langs de optische as van het spiegellichaam in het vacuümkanaal gaat en deze vervolgens convergeert naar een scherpe, heldere en uniforme lichtvlek door de condensor, die op het monster in de monsterruimte schijnt; De elektronenbundel die door het monster gaat, draagt de structurele informatie in het monster, waarbij minder elektronen door de dichte gebieden gaan en meer elektronen door de dunne gebieden; Na focussering en primaire vergroting van de objectieflens komt de elektronenbundel de tussenlens en de eerste en tweede projectiespiegels van het lagere niveau binnen voor uitgebreide vergrotingsbeeldvorming. Het versterkte elektronenbeeld wordt uiteindelijk geprojecteerd op de fluorescerende schermplaat in de observatieruimte; Een fluorescerend scherm zet elektronische beelden om in beelden van zichtbaar licht die gebruikers kunnen observeren. In dit gedeelte worden de belangrijkste structuren en principes van elk systeem afzonderlijk geïntroduceerd.
Beeldvormingsprincipe van transmissie-elektronenmicroscopie
Het beeldvormingsprincipe van transmissie-elektronenmicroscopie kan in drie gevallen worden verdeeld:
1. Absorptiebeeld: Wanneer elektronen worden uitgezonden op monsters met een hoge massa en dichtheid, is de belangrijkste fasevorming verstrooiing. De gebieden met een grote massa en dikte op het monster hebben een grotere verstrooiingshoek van elektronen, er passeren minder elektronen en de helderheid van het beeld is donkerder. De vroege transmissie-elektronenmicroscopie was op dit principe gebaseerd.
2. Diffractiebeeld: nadat de elektronenbundel door het monster is afgebogen, komt de amplitudeverdeling van de afgebogen golf op verschillende posities van het monster overeen met het verschillende diffractieve vermogen van elk deel van het kristal in het monster. Wanneer er kristallografische defecten optreden, verschilt het diffractieve vermogen van het defecte deel van het volledige gebied, zodat de amplitudeverdeling van de afgebogen golf ongelijkmatig is, wat de verdeling van het kristallografische defect weerspiegelt.
3. Fasebeeld: Wanneer het monster dunner is dan 100 Å, kunnen elektronen door het monster gaan en kan de amplitudeverandering van de golf worden genegeerd. De beeldvorming komt van de faseverandering.
Gebruik van transmissie-elektronenmicroscopie
Transmissie-elektronenmicroscopie wordt veel gebruikt in de materiaalkunde en biologie. Vanwege de gevoeligheid van elektronen voor verstrooiing of absorptie door objecten is de penetratiekracht laag en kunnen de dichtheid, dikte en andere factoren van het monster de uiteindelijke beeldkwaliteit beïnvloeden. Daarom is het noodzakelijk dunnere, ultradunne plakjes te bereiden, meestal 50-100nm. Daarom moeten de monsters die met transmissie-elektronenmicroscopie worden waargenomen, zeer dun worden behandeld. De meest gebruikte methoden zijn onder meer: ultradunne snijmethode, bevroren ultradunne snijmethode, bevroren etsmethode, bevroren breukmethode, enz. Voor vloeibare monsters wordt dit meestal waargenomen door voorbehandeld koperdraadgaas op te hangen.
