Konstruktion og arbejde med transmissionselektronmikroskop?

Konstruktion og arbejde med et transmissionselektronmikroskop (TEM)

Konstruktion:

En TEM består af flere nøglekomponenter:

1. Elektronpistol:

- Genererer en stråle af højenergi-elektroner.

- bruger typisk et opvarmet wolfram -filament som elektronkilde.

- Elektroner accelereres af en høj spænding (typisk 100-300 kV).

2. Kondensatorobjektivsystem:

- Fokuserer elektronstrålen på prøven.

- Tillader kontrol af bjælkeintensitet og størrelse.

3. Eksempel fase:

- Holder prøven, normalt tynde skiver eller film.

- Tillader præcis bevægelse og hældning af prøven.

4. Objektiv linse:

- Den vigtigste linse i systemet.

- Opretter et forstørret billede af prøven.

- Har en meget kort brændvidde for høj opløsning.

5. Mellemliggende linse:

- videresender billedet fra objektivlinsen til projektorlinsen.

- Kan bruges til at justere forstørrelse og billedkontrast.

6. Projektorlinse:

- Forstørrer billedet yderligere og projicerer det på visningsskærmen eller et digitalt kamera.

7. Visningsskærm/detektor:

- Viser det endelige billede.

- Kan være en fluorescerende skærm eller et digitalt kamera.

8. Vakuumsystem:

- Opretholder et højt vakuum i mikroskopkolonnen.

- forhindrer spredning af elektronstrålen med luftmolekyler.

9. Strømforsyning:

- Tilvejebringer den højspænding, der kræves til elektronpistolen.

- leverer også strøm til linserne og andre komponenter.

Arbejde:

1. Elektronstråle Generering:

- Elektronpistolen udsender en stråle af højenergi-elektroner.

2. Strålefokusering:

- Kondensatorlinser fokuserer strålen på prøven.

3. Prøveinteraktion:

- Elektronstrålen interagerer med prøven.

- Nogle elektroner passerer gennem prøven, mens andre er spredt.

4. Billeddannelse:

- Den objektive linse forstørrer det billede, der er dannet af de spredte og transmitterede elektroner.

- Mellem- og projektorlinser forstørres billedet yderligere.

5. Billedvisualisering:

- Billedet vises på visningsskærmen eller fanget af et digitalt kamera.

Billeddannelse i TEM:

TEM er afhængig af spredningen af ​​elektroner med prøven. Forskellige materialer har forskellige spredningsevner:

- tunge atomer Spred elektroner stærkere end lette atomer.

- tætte materialer Spred elektroner stærkere end mindre tætte materialer.

Elektronspredning:

- Elastisk spredning:Elektroner skifter retning, men ikke energi.

- Inelastisk spredning:Elektroner mister energi til prøven.

Billedkontrast:

- Billedkontrasten bestemmes af forskellen i spredning mellem forskellige dele af prøven.

- Områder med høj elektronspredning forekommer mørke, mens områder med lav spredning forekommer lyse.

Anvendelser af TEM:

- Materialsvidenskab:Undersøgelse af krystalstrukturer, defekter og faser.

- Biologi:undersøgelse af celler, organeller og vira.

- Nanoteknologi:Karakterisering af nanomaterialer og enheder.

- Geologi:Analyse af mineralsammensætning og struktur.

Fordele ved TEM:

- Høj opløsning:Kan opnå atomopløsning.

- Høj forstørrelse:Kan forstørre genstande op til en million gange.

- Giver oplysninger om materialers interne struktur.

Ulemper ved TEM:

- Kræver tynde prøver (typisk mindre end 100 nm).

- Kan være dyrt at købe og drive.

- Prøven kan blive beskadiget af elektronstrålen.

Konklusion:

TEM er et kraftfuldt værktøj til at studere strukturen og sammensætningen af ​​materialer i nanoskalaen. Dets evne til at visualisere og analysere materialens atomstruktur gør den uundværlig inden for mange områder af videnskab og teknik.