Konstruktion:
En TEM består av flera viktiga komponenter:
1. Elektronpistol:
- Genererar en stråle av högenergiska elektroner.
- använder vanligtvis ett uppvärmt volframtråd som elektronkällan.
- Elektroner påskyndas av en högspänning (vanligtvis 100-300 kV).
2. Kondensorsystem:
- fokuserar elektronstrålen på provet.
- möjliggör kontroll av strålintensitet och storlek.
3. Provstadium:
- har provet, vanligtvis tunna skivor eller filmer.
- möjliggör exakt rörelse och lutning av provet.
4. Objektiv lins:
- Den viktigaste linsen i systemet.
- Skapar en förstorad bild av provet.
- har en mycket kort brännvidd för hög upplösning.
5. Mellanlins:
- Relaterar bilden från objektivlinsen till projektorlinsen.
- kan användas för att justera förstoring och bildkontrast.
6. Projector Lens:
- Märken ytterligare bilden och projicerar den på visningsskärmen eller en digitalkamera.
7. Visa skärm/detektor:
- Visar den slutliga bilden.
- Kan vara en fluorescerande skärm eller en digitalkamera.
8. Vakuumsystem:
- Underhåller ett högt vakuum i mikroskopkolonnen.
- Förhindrar spridning av elektronstrålen med luftmolekyler.
9. Strömförsörjning:
- Ger den högspänning som krävs för elektronpistolen.
- levererar också kraft till linserna och andra komponenter.
fungerar:
1. Electron Beam Generation:
- Elektronpistolen avger en stråle av högenergiska elektroner.
2. Strålfokusering:
- Kondensorlinser fokuserar strålen på provet.
3. Provinteraktion:
- Elektronstrålen interagerar med provet.
- Vissa elektroner passerar genom provet, medan andra är spridda.
4. Bildbildning:
- Mållinsen förstärker bilden som bildas av de spridda och överförda elektronerna.
- Mellan- och projektorlinserna förstorar bilden ytterligare.
5. Bildvisualisering:
- Bilden visas på visningsskärmen eller fångas av en digitalkamera.
Bildbildning i TEM:
TEM förlitar sig på spridningen av elektroner med provet. Olika material har olika spridningsförmågor:
- tunga atomer Spridningselektroner starkare än ljusa atomer.
- täta material Spridningselektroner starkare än mindre täta material.
Elektronspridning:
- Elastisk spridning:Elektroner ändrar riktning men inte energi.
- Inelastisk spridning:Elektroner tappar energi till provet.
Bildkontrast:
- Bildkontrasten bestäms av skillnaden i spridning mellan olika delar av provet.
- Områden med hög elektronspridning verkar mörka, medan områden med låg spridning verkar ljusa.
Applications of TEM:
- Materialvetenskap:Studie av kristallstrukturer, defekter och faser.
- Biologi:Studie av celler, organeller och virus.
- Nanoteknologi:Karakterisering av nanomaterial och enheter.
- Geologi:Analys av mineralkomposition och struktur.
Fördelar med TEM:
- Hög upplösning:Kan uppnå atomupplösning.
- Hög förstoring:Kan förstora föremål upp till en miljon gånger.
- Ger information om den inre strukturen för material.
Nackdelar med TEM:
- kräver tunna prover (vanligtvis mindre än 100 nm).
- Kan vara dyrt att köpa och driva.
- Provet kan skadas av elektronstrålen.
Slutsats:
TEM är ett kraftfullt verktyg för att studera strukturen och sammansättningen av material vid nanoskala. Dess förmåga att visualisera och analysera den atomiska strukturen hos material gör det nödvändigt inom många områden inom vetenskap och teknik.
