Radne karakteristike transmisione elektronske mikroskopije
Uvod
Princip snimanja elektronskog mikroskopa i optičkog mikroskopa je u osnovi isti, razlika je u tome što prvi koristi elektronski snop kao izvor svjetlosti i elektromagnetno polje kao sočivo. Osim toga, budući da je moć prodiranja elektronskog snopa vrlo slaba, uzorak koji se koristi za elektronski mikroskop mora biti napravljen u ultra tanak rez debljine oko 50 nm. Ovaj komad treba napraviti ultramikrotomom. Uvećanje elektronskog mikroskopa može dostići i do skoro milion puta. Sastoji se od pet delova: sistema osvetljenja, sistema za snimanje, vakuumskog sistema, sistema snimanja i sistema napajanja. Ako je podijeljeno: glavni dio je elektronski objektiv i sistem za snimanje slike. Elektronski topovi, kondenzatorska ogledala, komore za uzorke, objektiva, difrakciona ogledala, srednja ogledala, ogledala za projekciju, fluorescentni ekrani i kamere u vakuumu.
Elektronski mikroskop je mikroskop koji koristi elektrone da otkrije unutrašnjost ili površinu objekta. Talasna dužina elektrona velike brzine je kraća od talasne dužine vidljive svjetlosti (dualnost valova i čestica), a rezolucija mikroskopa je ograničena talasnom dužinom koju koristi. Stoga je teorijska rezolucija elektronskog mikroskopa (oko 0.1 nanometara) mnogo veća od one optičkog mikroskopa. brzina (oko 200 nm).
Transmisioni elektronski mikroskop (TEM skraćeno), nazvan transmisioni elektronski mikroskop [1], je da projektuje ubrzani i koncentriran elektronski snop na veoma tanak uzorak, a elektroni se sudaraju sa atomima u uzorku da bi promenili smer, čime se stvarajući rasejanje pod čvrstim uglom. . Veličina ugla raspršenja je povezana s gustinom i debljinom uzorka, tako da se mogu formirati slike različite svjetline i tame, a slike će biti prikazane na uređajima za snimanje (kao što su fluorescentni ekrani, filmovi i fotoosjetljive komponente za spajanje) nakon zumiranja i fokusiranja.
Zbog veoma kratke de Broglie talasne dužine elektrona, rezolucija transmisionog elektronskog mikroskopa je mnogo veća od one optičkog mikroskopa, koji može doseći 0.1-0.2nm, a uvećanje je desetine hiljada do milion puta. Stoga se korištenjem transmisione elektronske mikroskopije može promatrati fina struktura uzoraka, čak i struktura samo jedne kolone atoma, koja je desetine hiljada puta manja od najmanje strukture koja se može uočiti optičkom mikroskopom. TEM je važna analitička metoda u mnogim naučnim oblastima vezanim za fiziku i biologiju, kao što su istraživanje raka, virologija, nauka o materijalima, kao i nanotehnologija, istraživanje poluprovodnika, itd.
Pri malim uvećanjima, kontrast u TEM snimanju je uglavnom zbog različite apsorpcije elektrona zbog različite debljine i sastava materijala. Kada je višestruko uvećanje veliko, složene fluktuacije će uzrokovati razlike u svjetlini slike, pa je za analizu dobivene slike potrebno stručno znanje. Koristeći različite modove TEM-a, moguće je snimiti uzorak prema njegovim hemijskim svojstvima, kristalografskoj orijentaciji, elektronskoj strukturi, elektronskom faznom pomaku uzorka i općenito po apsorpciji elektrona.
Prvi TEM razvili su Max Knorr i Ernst Ruska 1931. godine, ova istraživačka grupa razvila je prvi TEM sa rezolucijom izvan vidljive svjetlosti 1933. godine, a prvi komercijalni TEM 1939. godine s uspjehom.
Veliki TEM
Transmisioni elektronski mikroskopi velikih razmjera (konvencionalni TEM) općenito koriste 80-300kV napon ubrzanja snopa elektrona. Različiti modeli odgovaraju različitim naponima ubrzanja elektronskog snopa. Rezolucija je povezana sa naponom ubrzanja elektronskog snopa, koji može doseći 0.2-0.1nm. High-end modeli mogu postići razlikovanje na atomskom nivou.
Niskonaponski TEM
Napon ubrzanja elektronskog snopa (5kV) koji se koristi u niskonaponskom malom TEM-u (Low-Voltage electron microscope, LVEM) je mnogo niži od napona velikog TEM-a. Niži napon ubrzanja će povećati snagu interakcije između elektronskog snopa i uzorka, čime se poboljšava kontrast i kontrast slike, posebno pogodan za uzorke kao što su polimeri i biologija; u isto vrijeme, niskonaponski transmisioni elektronski mikroskop će uzrokovati manje štete na uzorku.
Rezolucija je niža od rezolucije velikog elektronskog mikroskopa, 1-2nm. Zbog niskog napona, TEM, SEM i STEM se mogu kombinovati u jednom uređaju
Cryo-EM
Kriomikroskopija je obično opremljena opremom za zamrzavanje uzoraka na običnom transmisionom elektronskom mikroskopu kako bi se uzorak ohladio na temperaturu tekućeg dušika (77K), koji se koristi za promatranje temperaturno osjetljivih uzoraka kao što su proteini i biološki kriški. Zamrzavanje uzorka može se smanjiti oštećenje snopa elektrona na uzorku, smanjiti deformacija uzorka i dobiti realističniji oblik uzorka.
