TEM یا میکروسکوپ الکترونی عبوری یک تکنیک تحلیلی رایج است که برای مطالعه نمونه های بسیار نازک در یک صفحه دوبعدی به جای تولید تصاویر سه بعدی مانند SEM (میکروسکوپ الکترونی روبشی) استفاده می شود. TEM از اصول مشابه میکروسکوپ نوری معمولی استفاده می کند، اما الکترون ها به جای نور، از طریق نمونه برای تولید تصویر منتقل می شوند. این تکنیک روشی بسیار قابل اعتماد برای تولید تصاویر با وضوح بالا است که بر تعامل الکترون ها با اتم های موجود در نمونه متکی است.
چرا وضوح بالاتر بهتر است؟(HRTEM)
TEM با وضوح بالا از روش کمی متفاوت با سایر انواع TEM استفاده می کند، که منجر به وضوح بالایی می شود که می تواند از نظر ساختاری نمونه ها را در سطح اتمی مشخص کند. بنابراین، این یک تکنیک بسیار مفید در مطالعه تمام ساختارهای نانومقیاس است. ساختارهایی در این مقیاس معمولاً برای تجسم و توصیف بسیار دشوار است، بنابراین استفاده از این روش راه کاملا جدیدی را برای تحقیق در زمینه‌هایی مانند فناوری نانو، نانوپزشکی یا علم مواد باز می‌کند .
نحوه عملکرد HR-TEM - پراکندگی الکترون
برای درک نحوه عملکرد HR-TEM، درک مفهوم پراکندگی الکترون مهم است. الکترون های ارسالی از طریق پراکندگی الاستیک و غیر کشسان با اتم های داخل نمونه برهم کنش می کنند. الکترون‌هایی که تحت پراکندگی غیرکشسانی قرار می‌گیرند، پس از انتقال از طریق نمونه، تغییری در انرژی دارند، در حالی که الکترون‌های پراکنده الاستیک انرژی ارسالی اولیه خود را حفظ می‌کنند و بنابراین می‌توانند برای تفسیر داده‌های نهایی مفیدتر باشند. الکترون‌هایی که تحت پراکندگی الاستیک قرار می‌گیرند، نمونه را ترک می‌کنند و از طریق عدسی‌های میکروسکوپ حرکت می‌کنند تا تصویری با وضوح بالا تشکیل دهند. الکترون‌های پراکنده غیرالاستیک معمولاً در این تکنیک استفاده نمی‌شوند، اما می‌توانند با استفاده از تکنیکی به نام EELS، طیف‌سنجی از دست دادن انرژی الکترون، داده‌هایی را از نمونه تولید کنند.
پراکندگی الکترون ها و فوتون ها (به عنوان مثال نور) می تواند برای تولید داده ها در چندین تکنیک تحلیلی دیگر از جمله طیف سنجی رامان و اولتراسوند پزشکی استفاده شود. پراکندگی ذرات اطلاعات مهمی را تولید می کند، زیرا بسته به ساختار مولکولی یا اتمی نمونه تغییر می کند
مطالعه مروری بر میکرسکوپ الکترونی عبوری به تفصیل ...................کلیک کنید...............
تشکیل تصویر در HR-TEM
HR-TEM برای شکل‌دهی تصویر به اصلی به نام «کنتراست فاز» متکی است که اغلب در صورت استفاده در مقیاس کوچک با مشکلاتی همراه است. هنگامی که تصویر از طریق عدسی شیئی میکروسکوپ تشکیل می شود، به دلیل مقیاس کوچک مورد استفاده، نوسان قابل توجهی وجود دارد که اغلب می تواند کیفیت وضوح تصویر را کاهش دهد. تابعی به نام تابع انتقال کنتراست فاز (TF) چگونگی تأثیر این محدودیت ها بر شکل گیری تصویر را توضیح می دهد. TF برای همه لنزها و برای همه نمونه های استفاده شده جهانی است، بنابراین می توان آن را به راحتی در همه سناریوها اندازه گیری کرد و برای پیش بینی وضوح تولید شده در روش های خاص استفاده کرد
در ادامه فیلمی که میکرسکوپ الکترونی عبوری رزولوشن بالا از نانو ذره پلاتین روی سطح پلیمر پلی استایرن گرفته شده، مشاهده می شود که اتمهای نمونه کاملا مشخص بوده و بر خلاف میکروسکوپ الکترونی عبوری معمولی اتمها کاملا قابل مشاهده و تفکیک می باشند..
HR-TEM برای چه مواردی استفاده می شود؟
در حال حاضر برنامه های مختلفی برای HR-TEM استفاده می شود و حتی پس از توسعه احتمالی گزینه های بیشتری نیز وجود دارد. اغلب برای مطالعه کریستال ها و همچنین موادی مانند فلزات، نیمه هادی ها و نانوذرات استفاده می شود. تمرکز ویژه معمولاً معطوف به نقص در این مواد در سطح اتمی است. این عیوب می تواند شامل گسل های نقطه ای، گسل های خطی یا گسل های مسطح باشد. اینها بستگی به این دارند که آیا نقص ساختاری به ترتیب فقط یک نقطه دقیق، یک بعد در امتداد یک خط یا دو بعد را تحت تأثیر قرار می دهد. عیوب نقطه اغلب قابل اصلاح هستند، اما تشخیص آن سخت تر است. گسل های مسطح مانند صفحات برشی کریستالوگرافیک، گسل های انباشته یا رابط ها می توانند مشکل بزرگ تری در کنترل کیفیت تولید مواد باشند و معمولاً به برهمکنش های اتمی خاص در یک ماده بستگی دارند.
منابع