میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

در علوم مختلف از جمله نانو فناوری، موضوع آنالیز و شناسایی مواد از اهمیت مهمی برخوردار است. روش های آنالیز و شناسایی مواد از نظر تحقیق و توسعه و همچنین از نظر کنترل کیفیت، مورد توجه هستند. به منظور دستیابی به بهترین نتیجه در آنالیز و شناسایی مواد، به روش ها و دستگاه هایی نیاز است که یکی از مهمترین این تجهیزات میکروسکوپ الکترونی عبوری است در ادامه با این ابزار مهم بیشتر آشنا می شوید.
 
خصوصیات میکروسکوپ الکترونی عبوری:

استفاده های عمومی:
- تصویر گرفتن از ساختارهای ریز با بزرگ نمایی 1000 تا 1.000.0000 برابر و جزئیات ساختاری با قدرت تفکیک یک نانومتر
- آنالیز عنصری کیفی و کمی اجزایی به کوچکی 30 نانومتر
- تعیین ساختار و جهت بلوری اجزایی به کوچکی 30 نانومتر
- تهیه تصویر صفحات بلوری با فاصله کوچکتراز 1 نانومتر از یکدیگر

کاربرد:
- تعیین خصوصیات ریز ساختاری فلزها، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها و مواد بیولوژیکی در بزرگ نمایی بسیار زیاد
- شناسایی (ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری)، فازهای غیر آلی، رسوب ها و آلودگی ها

نمونه ها:
- شکل: جامد (فلزها، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها، مواد بیولوژیکی و نظایر آن)
- اندازه: دیسکی با قطر 3 میلیمتر و ضخامت تقریبی 5 میکرومتر

آماده سازی نمونه ها:
باید برش هایی از نمونه آماده شود و به کمک الکترو پولیش یا آسیاب یونی نازک شود تا مناطقی از نمونه اجازه عبور الکترون ها را بدهد. مناطق شفاف نسبت به پرتوی الکترونی نوعا کمتر از 100 نانومتر ضخامت دارند. نمونه های پودری غالبا روی یک زیر ساخت نازک کربنی پخش می شوند. نمونه هایی که به صورت محلول هستند لازم است به گونه ای تبخیر و یا جداسازی شود و در نهایت نمونه به حالت جامد فیکس و ثابت گردد.

استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است زیرا همان طور که گفته شد نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود؛ لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می شود.

عملکرد میکروسکوپ:
در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری، الکترون ها از یک منبع مثلا یک تفنگ الکترونی وارد نمونه و هنگام عبور از آن پراکنده می شوند، الكترون های ایجادشده را می توان به كمك میدان مغناطیسی (كه مجموعه مورد استفاده عدسی مغناطیسی نامیده می شود) كانونی كرده و باریكه الكترونی مناسبی تولید كرد، حال این باریکه الکترونی به نمونه مورد آزمایش كه دارای ضخامت بسیار كمی است تابانده می شود و بعد به وسیله یک عدسی بزرگ نما (چشمی) تقویت می شوند و سرانجام تصویری با بزرگ نمایی بسیار بالا بر روی ابزار نمایش تشکیل می شود، این توضیحات را می توان در شکل زیر از چپ به راست دنبال کرد.

تصویربرداری به وسیله میكروسكوپ عبوری الكترونی در حالت های مختلف از جمله تصویر برداری زمینه روشن و زمینه تاریک انجام می شود که برای آنالیز ذرات تعیین نوع دقیق تصویر، زمینه روشن یا زمینه تاریک مهم می باشد.

تصویر زیر از نانو ذرات نقره کلوییدی می باشد که توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری گرفته شده است. در این تصویر نانو ذرات کروی نقره با بزرگنمایی 50 نانومتر مشاهده می شود.

همان طور که گفته شد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)  که یکی از روش های آنالیز نانو ذرات است می توان اندازه و شکل نانو ذرات را تعیین کرد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان