Charakteristika transmisní elektronové mikroskopie
Princip zobrazování elektronového mikroskopu a optického mikroskopu je v zásadě stejný, rozdíl je v tom, že první používá elektronový paprsek jako zdroj světla a elektromagnetické pole jako čočku. Navíc, protože penetrační síla elektronového paprsku je velmi slabá, musí být vzorek použitý pro elektronový mikroskop vyroben do ultratenkého řezu o tloušťce asi 50 nm. Tento plátek je potřeba udělat pomocí ultramikrotomu. Zvětšení elektronového mikroskopu může dosáhnout až téměř milionkrát. Skládá se z pěti částí: osvětlovací systém, zobrazovací systém, vakuový systém, záznamový systém a napájecí systém. Pokud je rozdělena: hlavní částí je elektronická čočka a zobrazovací záznamový systém. Elektronová děla, kondenzátorová zrcadla, vzorkové komory, čočky objektivů, difrakční zrcadla, mezizrcadla, projekční zrcadla, fluorescenční obrazovky a kamery ve vakuu.
Elektronový mikroskop je mikroskop, který využívá elektrony k odhalení vnitřku nebo povrchu předmětu. Vlnová délka vysokorychlostních elektronů je kratší než u viditelného světla (dualita vlny a částic) a rozlišovací schopnost mikroskopu je omezena vlnovou délkou, kterou používá. Proto je teoretické rozlišení elektronového mikroskopu (asi 0,1 nanometru) mnohem vyšší než optického mikroskopu. rychlost (asi 200 nm).
Transmisní elektronový mikroskop, zkráceně TEM, označovaný jako transmisní elektronový mikroskop, má promítnout urychlený a koncentrovaný elektronový paprsek na velmi tenký vzorek a elektrony se srazí s atomy ve vzorku, aby změnily směr, čímž se vytvoří rozptyl v plném úhlu. Velikost úhlu rozptylu souvisí s hustotou a tloušťkou vzorku, takže lze vytvářet obrázky s různým jasem a tmavostí a obrázky se zobrazí na zobrazovacích zařízeních (jako jsou fluorescenční obrazovky, filmy a fotocitlivé spojovací komponenty) po přiblížení a zaostření.
Vzhledem k velmi krátké de Broglieho vlnové délce elektronu je rozlišení transmisního elektronového mikroskopu mnohem vyšší než u optického mikroskopu, který může dosáhnout 0.1-0,2 nm a zvětšení je desetitisíce až milionkrát. Proto lze využití transmisní elektronové mikroskopie využít k pozorování jemné struktury vzorků, dokonce i struktury pouze jednoho sloupce atomů, která je desetitisíckrát menší než nejmenší struktura, kterou lze pozorovat optickým mikroskopem. TEM je důležitou analytickou metodou v mnoha vědeckých oborech souvisejících s fyzikou a biologií, jako je výzkum rakoviny, virologie, věda o materiálech, ale i nanotechnologie, výzkum polovodičů atd.
Při malém zvětšení je kontrast u TEM zobrazení způsoben především rozdílnou absorpcí elektronů v důsledku různé tloušťky a složení materiálu. Když je násobek zvětšení vysoký, složité výkyvy způsobí rozdíly v jasu obrazu, takže k analýze získaného obrazu jsou nutné odborné znalosti. Použitím různých režimů TEM je možné zobrazit vzorek jeho chemickými vlastnostmi, krystalografickou orientací, elektronovou strukturou, elektronickým fázovým posunem vzorkem a obecně absorpcí elektronů.
První TEM vyvinuli Max Knorr a Ernst Ruska v roce 1931, tato výzkumná skupina vyvinula první TEM s rozlišením přesahujícím viditelné světlo v roce 1933 a první komerční TEM v roce 1939 s úspěchem.
Velký TEM
Konvenční TEM obecně přijímá urychlovací napětí elektronového paprsku {{0}}kV. Různé modely odpovídají různým napětím urychlení elektronového paprsku. Rozlišení souvisí s urychlovacím napětím elektronového paprsku a může dosáhnout 0.2-0,1nm. Špičkové modely mohou dosáhnout rozlišení na úrovni atomů.
Nízkonapěťový TEM
Nízkonapěťový elektronový mikroskop, urychlovací napětí elektronového paprsku (5 kV) používané LVEM je mnohem nižší než u velkého transmisního elektronového mikroskopu. Nižší urychlovací napětí zvýší sílu interakce mezi elektronovým paprskem a vzorkem, čímž se zlepší kontrast a kontrast obrazu, zvláště vhodné pro vzorky, jako jsou polymery a biologie; zároveň nízkonapěťový transmisní elektronový mikroskop způsobí menší poškození vzorku.
Rozlišení je nižší než u velkého elektronového mikroskopu, 1-2nm. Díky nízkému napětí lze TEM, SEM a STEM kombinovat v jednom zařízení
Cryo-EM
Kryomikroskopie je obvykle vybavena zařízením pro zmrazování vzorků na běžném transmisním elektronovém mikroskopu pro ochlazení vzorku na teplotu kapalného dusíku (77 K), které se používá k pozorování teplotně citlivých vzorků, jako jsou proteiny a biologické řezy. Zmražením vzorku lze snížit poškození vzorku elektronovým paprskem, snížit deformaci vzorku a získat realističtější tvar vzorku.
provozní vlastnosti
1. Stabilita
Stabilita trubice fotonásobiče je určena mnoha faktory, jako jsou vlastnosti samotného zařízení, pracovní stav a podmínky prostředí. Existuje mnoho situací, kdy je výstup trubice během pracovního procesu nestabilní, zejména:
A. Skoková nestabilita způsobená špatným navařením elektrod v trubici, uvolněná struktura, špatný kontakt katodového šrapnelu, hrotový výboj mezi elektrodami, přeskok atd. a signál je najednou velký a malý.
b. Kontinuita a únavová nestabilita způsobená příliš velkým výstupním anodovým proudem.
C. Vliv podmínek prostředí na stabilitu. Se stoupající okolní teplotou se citlivost elektronky snižuje.
d. Vlhké prostředí způsobuje úniky mezi kolíky, což způsobuje zvýšení temného proudu a jeho nestabilitu.
E. Rušení okolního elektromagnetického pole způsobuje nestabilní práci.
2. Omezte pracovní napětí
Konečné pracovní napětí se vztahuje k horní hranici napětí, které může trubka aplikovat. Nad tímto napětím se elektronka vybije nebo dokonce rozbije.
