Transmisijas elektronu mikroskopijas raksturojums
Elektronu mikroskopa un optiskā mikroskopa attēlveidošanas princips būtībā ir vienāds, atšķirība ir tāda, ka pirmais izmanto elektronu staru kā gaismas avotu un elektromagnētisko lauku kā objektīvu. Turklāt, tā kā elektronu stara caurlaidības spēja ir ļoti vāja, elektronu mikroskopam izmantotais paraugs ir jāizveido īpaši plānā daļā, kuras biezums ir aptuveni 50 nm. Šī šķēle jāizgatavo ar ultramikrotomu. Elektronu mikroskopa palielinājums var sasniegt gandrīz vienu miljonu reižu. Tas sastāv no piecām daļām: apgaismojuma sistēma, attēlveidošanas sistēma, vakuuma sistēma, ierakstīšanas sistēma un barošanas sistēma. Ja to iedala sīkāk: galvenā daļa ir elektroniskā lēca un attēlveidošanas ierakstīšanas sistēma. Elektronu pistoles, kondensatora spoguļi, paraugu kameras, objektīvu lēcas, difrakcijas spoguļi, starpspoguļi, projekcijas spoguļi, dienasgaismas ekrāni un kameras vakuumā.
Elektronu mikroskops ir mikroskops, kas izmanto elektronus, lai atklātu objekta iekšpusi vai virsmu. Ātrgaitas elektronu viļņa garums ir īsāks nekā redzamās gaismas viļņa garums (viļņu-daļiņu dualitāte), un mikroskopa izšķirtspēju ierobežo tā izmantotais viļņa garums. Tāpēc elektronu mikroskopa teorētiskā izšķirtspēja (apmēram 0,1 nanometrs) ir daudz augstāka nekā optiskā mikroskopa izšķirtspēja. ātrums (apmēram 200 nm).
Transmisijas elektronu mikroskops, saīsināts TEM, saukts par transmisijas elektronu mikroskopu, ir projicēt paātrinātu un koncentrētu elektronu staru uz ļoti plānu paraugu, un elektroni saduras ar paraugā esošajiem atomiem, lai mainītu virzienu, tādējādi radot cieta leņķa izkliedi. Izkliedes leņķa lielums ir saistīts ar parauga blīvumu un biezumu, tāpēc var izveidot attēlus ar atšķirīgu spilgtumu un tumšumu, un attēli tiks parādīti attēlveidošanas ierīcēs (piemēram, fluorescējošie ekrāni, plēves un gaismjutīgie savienojuma komponenti) pēc tuvināšanas un fokusēšanas.
Tā kā elektronam ir ļoti īss de Broglie viļņa garums, pārraides elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir daudz augstāka nekā optiskā mikroskopa izšķirtspēja, kas var sasniegt 0.1-0,2 nm, un palielinājums ir desmitiem tūkstošu līdz miljoniem reižu. Tāpēc, izmantojot transmisijas elektronu mikroskopiju, var novērot smalko paraugu struktūru, pat tikai vienas atomu kolonnas struktūru, kas ir desmitiem tūkstošu reižu mazāka par mazāko struktūru, ko var novērot ar optisko mikroskopiju. TEM ir svarīga analītiskā metode daudzās ar fiziku un bioloģiju saistītās zinātnes jomās, piemēram, vēža pētniecībā, virusoloģijā, materiālu zinātnē, kā arī nanotehnoloģijā, pusvadītāju pētniecībā utt.
Pie maziem palielinājumiem kontrasts TEM attēlveidošanā galvenokārt ir saistīts ar atšķirīgo elektronu absorbciju materiāla dažāda biezuma un sastāva dēļ. Ja palielinājuma koeficients ir liels, sarežģītas svārstības radīs attēla spilgtuma atšķirības, tāpēc iegūtā attēla analīzei ir nepieciešamas profesionālas zināšanas. Izmantojot dažādus TEM režīmus, ir iespējams attēlot paraugu pēc tā ķīmiskajām īpašībām, kristalogrāfiskās orientācijas, elektroniskās struktūras, parauga elektroniskās fāzes nobīdes un parasti pēc elektronu absorbcijas.
Pirmo TEM izstrādāja Makss Knors un Ernsts Ruska 1931. gadā, šī pētnieku grupa izstrādāja pirmo TEM ar izšķirtspēju ārpus redzamās gaismas 1933. gadā un pirmo komerciālo TEM 1939. gadā.
Liels TEM
Parastie TEM parasti izmanto {{0}}kV elektronu staru kūļa paātrinājuma spriegumu. Dažādi modeļi atbilst dažādiem elektronu stara paātrinājuma spriegumiem. Izšķirtspēja ir saistīta ar elektronu stara paātrinājuma spriegumu un var sasniegt 0.2-0.1nm. Augstākās klases modeļi var sasniegt atomu līmeņa izšķirtspēju.
Zemsprieguma TEM
Zemsprieguma elektronu mikroskopā LVEM izmantotais elektronu stara paātrinājuma spriegums (5kV) ir daudz zemāks nekā lielam pārraides elektronu mikroskopam. Zemāks paātrinājuma spriegums uzlabos mijiedarbības stiprumu starp elektronu staru un paraugu, tādējādi uzlabojot attēla kontrastu un kontrastu, īpaši piemērots paraugiem, piemēram, polimēriem un bioloģijai; tajā pašā laikā zemsprieguma pārraides elektronu mikroskops radīs mazākus bojājumus paraugam.
Izšķirtspēja ir zemāka nekā lielam elektronu mikroskopam, 1-2nm. Zemsprieguma dēļ TEM, SEM un STEM var apvienot vienā ierīcē
Cryo-EM
Kriomikroskopija parasti ir aprīkota ar paraugu sasaldēšanas ierīci parastajā transmisijas elektronu mikroskopā, lai atdzesētu paraugu līdz šķidrā slāpekļa (77K) temperatūrai, ko izmanto, lai novērotu temperatūras jutīgus paraugus, piemēram, olbaltumvielas un bioloģiskās šķēles. Sasaldējot paraugu, var samazināt elektronu staru radītos bojājumus paraugam, samazināt parauga deformāciju un iegūt reālistiskāku parauga formu.
ekspluatācijas īpašības
1. Stabilitāte
Fotopavairotāja caurules stabilitāti nosaka daudzi faktori, piemēram, pašas ierīces īpašības, darba stāvoklis un vides apstākļi. Ir daudzas situācijas, kad caurules izvade darba procesā ir nestabila, tostarp:
a. Lēciena nestabilitāte, ko izraisa slikta elektrodu metināšana caurulē, vaļīga struktūra, slikts katoda šrapneļa kontakts, uzgaļa izlāde starp elektrodiem, uzliesmojums utt., un signāls pēkšņi ir liels un mazs.
b. Nepārtrauktība un noguruma nestabilitāte, ko izraisa pārāk liela anoda izejas strāva.
c. Vides apstākļu ietekme uz stabilitāti. Paaugstinoties apkārtējai temperatūrai, caurules jutība samazinās.
d. Mitrā vide izraisa noplūdi starp tapām, izraisot tumšās strāvas palielināšanos un nestabilitāti.
e. Vides elektromagnētiskā lauka traucējumi izraisa nestabilu darbu.
2. Ierobežojiet darba spriegumu
Maksimālais darba spriegums attiecas uz sprieguma augšējo robežu, ko caurulei ir atļauts izmantot. Virs šī sprieguma caurule izlādēsies vai pat sabojāsies.
