مقدمه ای بر تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM

مقدمه

در علوم مهندسی، آنالیز و مشخصه یابی مواد اهمیت بسزایی دارد؛ چراکه کلیه خواص مواد ازجمله رفتار مکانیکی، فیزیکی و مغناطیسی آن‌ها. بستگی به نوع عناصر تشکیل‌دهنده و نحوه کنار هم قرارگیری اجزای ساختاری آن دارد. به همین خاطر شناسایی ریزساختار مواد و سپس بررسی و بهبود ویژگی‌های آن‌ها، نیازمند به‌کارگیری روش‌ها و تجهیزات شناسایی مواد است. یکی از مدرن‌ترین و دقیق‌ترین ابزارهای شناسایی مواد، خصوصاً آلیاژهای صنعتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM (Transmission electron microscope) است. عملکرد این میکروسکوپ به‌طورکلی بسیار مشابه میکروسکوپ نوری عبوری است. با این تفاوت که در میکروسکوپ TEM بجای نور از پرتو الکترونی و به‌جای لنز نوری از الکترومغناطیسی استفاده می‌شود. علت به‌کارگیری الکترون بجای نور در میکروسکوپ TEM، طول‌موج بسیار پایین‌تر پرتو الکترونی (pm 7/3 در ولتاژ شتاب‌دهنده kV 100) نسبت به پرتو نور مرئی (400-700 nm) است. که سبب به دست آمدن حد تفکیک‌های بسیار بالاتر در صورت به‌کارگیری پرتو الکترونی می‌شود.

تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM
مهمترین ویژگی‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری

هر میکروسکوپ الکترونی عبوری سه ویژگی اساسی و تعیین‌کننده دارد که تعیین‌کننده کیفیت عملکرد آن هستند:

  • حد تفکیک

بر اساس تعریف، حد تفکیک (قدرت تفکیک) به معنای حداقل فاصله بین دونقطه با خصوصیات تصویری متفاوت از یکدیگر است. که به‌صورت دونقطه نوری متفاوت از هم در تصویر دیده می‌شوند. مهم‌ترین عامل تأثیرگذار بر حد تفکیک میکروسکوپ الکترونی عبوری، ولتاژ شتاب‌دهنده الکترون‌هاست. که افزایش آن سبب بهبود حد تفکیک می‌شود. هرچه حد تفکیک میکروسکوپ الکترونی بیشتر باشد، جزئیات بیشتر و واضح‌تری در تصویر مشاهده خواهد شد. به‌طورمعمول قدرت تفکیک میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری TEM با ولتاژ پایین بین ۱-۱/۰ نانومتر بوده. که در میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری با ولتاژ بالا به محدوده پیکومتر نیز می‌رسد.

  • بزرگنمایی

نسبت اندازه تصویر مشاهده‌شده در میکروسکوپ به‌اندازه ناحیه واقعی تصویربرداری شده، مفهوم بزرگنمایی را تعریف می‌کند. میزان بزرگنمایی در میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری تا 000/500/1 (یک و نیم میلیون) برابر و بیشتر نیز می‌رسد.

  • امکان تهیه آنالیز عنصری و الگوی پراش

به‌طورمعمول در آنالیز TEM می‌توان آنالیز عنصری کیفی و کمی جلوه‌های تصویری به ابعاد حدود nm ۳۰ و بالاتر را انجام داد. هم‌چنین برای تعیین نوع شبکه بلوری و جهت‌گیری اجزای ساختاری در فضا می‌توان از امکان تهیه الگوی پراش الکترونی نیز استفاده نمود. این دو قابلیت به‌صورت منحصربه‌فرد تنها در میکروسکوپ الکترونی عبوری در کنار یکدیگر قرار دارند. و امکان ویژه‌ای را برای محققان فراهم می‌آورند تا هم‌زمان شکل، جنس، نوع شبکه و نحوه جهت‌گیری آن در فضا را بررسی نمایند.

اساس کار میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM

به‌طورکلی اساس عملکرد میکروسکوپ الکترونی عبوری مشابه میکروسکوپ‌های نوری است. با این تفاوت که در TEM، الکترون‌ها از یک منبع پرتو الکترونی که تحت خلأ قرار دارد منتشرشده و در فضای خلأ گسیل میابند. شکل پرتو الکترونی و مسیر حرکت آن پیش از برخورد با نمونه توسط لنزهای الکترومغناطیس کنترل‌شده و پرتو پس از عبور از لنزها، به نمونه برخورد می‌کند. در اثر برخورد الکترون‌ها با نمونه، مسیر حرکت و رفتار آن‌ها تحت تأثیر قرارگرفته. و نتیجه این تأثیر بر صفحه فلوئورسانس قرارگرفته در قسمت پایینی میکروسکوپ مشاهده خواهد شد.

برای دریافت خدمات آزمون TEM و انجام تصویربرداری در این مرکز روی کلید زیر کلیک نمایید

این مطلب را به اشتراک بگذارید

این مطلب را به اشتراک بگذارید