Transmisyon Elektron Mikroskobuna Genel Bakış
Geçirgen Elektron Mikroskobu (kısaca TEM), optik mikroskoplar altında açıkça görülemeyen 0.2um'den küçük ince yapıları görebilir. Bu yapılara alt mikro yapılar veya ultra yapılar denir. Bu yapıları net bir şekilde görebilmek için mikroskobun çözünürlüğünü iyileştirmek için daha kısa dalga boyuna sahip bir ışık kaynağı seçmek gerekir.
giriiş
Elektron mikroskobu ve optik mikroskobun görüntüleme prensibi temel olarak aynıdır, fark, birincisinin ışık kaynağı olarak elektron demetini ve mercek olarak elektromanyetik alanı kullanmasıdır. Ayrıca elektron demetinin nüfuz etme gücü çok zayıf olduğu için elektron mikroskobu için kullanılan numunenin yaklaşık 50nm kalınlığında ultra ince bir kesit haline getirilmesi gerekir. Bu dilimin bir ultramikrotom ile yapılması gerekiyor. Elektron mikroskobunun büyütmesi yaklaşık bir milyon kata kadar ulaşabilir. Beş bölümden oluşur: aydınlatma sistemi, görüntüleme sistemi, vakum sistemi, kayıt sistemi ve güç kaynağı sistemi. Bölünmüş ise: Ana kısım elektronik lens ve görüntü kayıt sistemidir. Elektron tabancaları, yoğunlaştırıcı aynalar, numune odaları, objektif lensler, kırınım aynaları, ara aynalar, projeksiyon aynaları, flüoresan ekranlar ve vakumlu kameralar.
Elektron mikroskobu, bir nesnenin içini veya yüzeyini ortaya çıkarmak için elektronları kullanan bir mikroskoptur. Yüksek hızlı elektronların dalga boyu, görünür ışığınkinden (dalga-parçacık ikiliği) daha kısadır ve mikroskobun çözünürlüğü, kullandığı dalga boyu ile sınırlıdır. Bu nedenle, elektron mikroskobunun teorik çözünürlüğü (yaklaşık 0.1 nanometre), optik mikroskobunkinden çok daha yüksektir. oranı (yaklaşık 200 nm).
Transmisyon elektron mikroskobu [1] olarak anılan transmisyon elektron mikroskobu (kısaca TEM), hızlandırılmış ve konsantre elektron demetini çok ince bir numuneye yansıtmak ve elektronlar numunedeki atomlarla çarpışarak yön değiştirmek, böylece katı açılı saçılma üretmek. . Saçılma açısının boyutu, örneğin yoğunluğu ve kalınlığı ile ilişkilidir, böylece farklı parlaklık ve koyuluktaki görüntüler oluşturulabilir ve görüntüler görüntüleme cihazlarında (floresan ekranlar, filmler ve ışığa duyarlı bağlantı bileşenleri gibi) görüntülenir. yakınlaştırıp odakladıktan sonra.
Elektronun çok kısa de Broglie dalga boyu nedeniyle, transmisyon elektron mikroskobunun çözünürlüğü, 0.1-0.2nm'ye ulaşabilen optik mikroskobunkinden çok daha yüksektir ve büyütme oranı: on binlerce ila milyonlarca kez. Bu nedenle, transmisyon elektron mikroskobunun kullanımı, numunelerin ince yapısını, hatta optik mikroskopla gözlemlenebilen en küçük yapıdan on binlerce kat daha küçük olan tek bir atom sütununun yapısını bile gözlemlemek için kullanılabilir. TEM, kanser araştırmaları, viroloji, malzeme bilimi, nanoteknoloji, yarı iletken araştırmaları gibi fizik ve biyoloji ile ilgili birçok bilimsel alanda önemli bir analitik yöntemdir.
Düşük büyütmelerde, TEM görüntülemedeki kontrast, esas olarak, malzemenin farklı kalınlığı ve bileşimi nedeniyle elektronların farklı soğurulmasından kaynaklanır. Büyütme katsayısı yüksek olduğunda, karmaşık dalgalanmalar görüntünün parlaklığında farklılıklara neden olacağından, elde edilen görüntüyü analiz etmek profesyonel bilgi gerektirir. TEM'in farklı modlarını kullanarak, bir numuneyi kimyasal özellikleri, kristalografik yönelimi, elektronik yapısı, numune tarafından elektronik faz kayması ve genel olarak elektronların absorpsiyonu ile görüntülemek mümkündür.
İlk TEM, 1931'de Max Knorr ve Ernst Ruska tarafından geliştirildi, bu araştırma grubu, görünür ışığın ötesinde bir çözünürlüğe sahip ilk TEM'i 1933'te ve ilk ticari TEM'i 1939'da başarıyla geliştirdi.
Büyük TEM
Büyük ölçekli transmisyon elektron mikroskopları (geleneksel TEM) genellikle 80-300kV elektron ışını hızlandırma voltajı kullanır. Farklı modeller, farklı elektron ışını hızlandırma voltajlarına karşılık gelir. Çözünürlük, 0.2-0.1nm'ye ulaşabilen elektron ışını hızlanma voltajıyla ilgilidir. Üst düzey modeller atomik düzeyde ayırt edebilir.
Alçak gerilim TEM
Düşük voltajlı küçük TEM'de (Düşük Voltajlı elektron mikroskobu, LVEM) kullanılan elektron ışını hızlandırma voltajı (5kV), büyük TEM'inkinden çok daha düşüktür. Daha düşük bir hızlandırma voltajı, elektron ışını ile numune arasındaki etkileşimin gücünü artıracak ve böylece özellikle polimerler ve biyoloji gibi numuneler için uygun olan görüntü kontrastını ve kontrastını geliştirecektir; aynı zamanda, düşük voltajlı transmisyon elektron mikroskobu numuneye daha az zarar verecektir.
Çözünürlük, büyük elektron mikroskobunun çözünürlüğünden daha düşüktür, 1-2nm. Düşük voltaj nedeniyle TEM, SEM ve STEM tek bir cihazda birleştirilebilir
Kriyo-EM
Kriyo-mikroskopi genellikle, proteinler ve biyolojik dilimler gibi sıcaklığa duyarlı numuneleri gözlemlemek için kullanılan sıvı nitrojen (77K) sıcaklığına kadar numuneyi soğutmak için sıradan transmisyon elektron mikroskobu üzerinde numune dondurma ekipmanı ile donatılmıştır. Numune dondurularak elektron ışınının numuneye verdiği zarar azaltılabilir, numunenin deformasyonu azaltılabilir ve daha gerçekçi bir numune şekli elde edilebilir.
