Das Arbeitsprinzip des Transmissionselektronenmikroskops
Transmissionselektronenmikroskop (Transmission Electron Microscope, kurz TEM) kann die Mikrostrukturen erkennen, die kleiner als {{0}}.2um sind und die unter dem Lichtmikroskop nicht deutlich zu sehen sind. Diese Strukturen werden Submikrostrukturen oder Ultrastrukturen genannt. Um diese Strukturen deutlich zu sehen, muss eine Lichtquelle mit kürzerer Wellenlänge gewählt werden, um die Auflösung des Mikroskops zu erhöhen. 1932 erfand Ruska ein Transmissionselektronenmikroskop mit einem Elektronenstrahl als Lichtquelle. Die Wellenlänge des Elektronenstrahls ist viel kürzer als die von sichtbarem Licht und ultraviolettem Licht, und die Wellenlänge des Elektronenstrahls ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Spannung des emittierten Elektronenstrahls, das heißt, je höher die Spannung ist. je kürzer die Wellenlänge. Derzeit kann die Auflösung von TEM 0,2 nm erreichen.
Das Funktionsprinzip des Transmissionselektronenmikroskops besteht darin, dass der von der Elektronenkanone emittierte Elektronenstrahl den Kondensor entlang der optischen Achse des Spiegelkörpers im Vakuumkanal durchläuft und vom Kondensor zu einem scharfen, hellen und gleichmäßigen Lichtfleck verdichtet wird , und beleuchtet die Probe in der Probenkammer. An; der Elektronenstrahl, nachdem er die Probe passiert hat, trägt die Strukturinformationen innerhalb der Probe, die Menge an Elektronen, die den dichten Teil der Probe passieren, ist gering, und die Menge an Elektronen, die den dünnen Teil passieren, ist größer; Nach der Fokussierung und primären Vergrößerung der Objektivlinse führt der in die untere Stufe eintretende Elektronenstrahl Die Zwischenlinse und der erste und der zweite Projektionsspiegel eine umfassende Vergrößerungsabbildung durch, und schließlich wird das vergrößerte elektronische Bild auf den Fluoreszenzschirm im Beobachtungsraum projiziert ; Der fluoreszierende Bildschirm wandelt das elektronische Bild in ein sichtbares Lichtbild um, das der Benutzer beobachten kann. In diesem Abschnitt werden die Hauptstruktur und das Prinzip jedes Systems vorgestellt.
Transmissionselektronenmikroskop-Bildgebungsprinzipien
Das Abbildungsprinzip des Transmissionselektronenmikroskops kann in drei Situationen unterteilt werden:
1. Absorptionsbild: Wenn Elektronen mit hoher Masse und Dichte auf eine Probe treffen, ist der Haupteffekt der Phasenbildung die Streuung. Wo die Masse und Dicke der Probe größer sind, ist der Streuwinkel der Elektronen größer, und weniger Elektronen treten durch, und die Helligkeit des Bildes ist dunkler. Frühe Transmissionselektronenmikroskope basierten auf diesem Prinzip.
2. Beugungsbild: Nachdem der Elektronenstrahl von der Probe gebeugt wurde, entspricht die Amplitudenverteilung der gebeugten Welle an verschiedenen Positionen der Probe der unterschiedlichen Beugungsstärke jedes Teils des Kristalls in der Probe. Die Amplitudenverteilung gebeugter Wellen ist nicht gleichförmig, was die Verteilung von Kristalldefekten widerspiegelt.
3. Phasenbild: Wenn die Probe dünner als 100 Å ist, können Elektronen die Probe passieren, und die Änderung der Wellenamplitude kann ignoriert werden, und die Abbildung kommt von der Phasenänderung.
Anwendungen der Transmissionselektronenmikroskopie
Die Transmissionselektronenmikroskopie ist in den Materialwissenschaften und der Biologie weit verbreitet. Da Elektronen leicht von Objekten gestreut oder absorbiert werden, ist die Durchdringung gering und die Dichte und Dicke der Probe beeinflussen die endgültige Abbildungsqualität. Dünnere ultradünne Schnitte müssen angefertigt werden, normalerweise 50-100 nm. Daher muss die Probe zur Beobachtung durch ein Transmissionselektronenmikroskop sehr dünn verarbeitet werden. Häufig verwendete Methoden sind: Ultradünnschnitt, gefrorener Ultradünnschnitt, Gefrierätzen, Gefrierbruch und so weiter. Bei flüssigen Proben erfolgt die Beobachtung meist durch Aufhängen an einem vorbehandelten Kupfergitter.
