Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền qua
Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope, viết tắt là TEM) có thể nhìn thấy các vi cấu trúc nhỏ hơn {{0}}.2um mà không thể nhìn rõ dưới kính hiển vi quang học. Những cấu trúc này được gọi là cấu trúc con hoặc siêu cấu trúc. Để nhìn rõ các cấu trúc này, phải chọn nguồn sáng có bước sóng ngắn hơn để tăng độ phân giải của kính hiển vi. Năm 1932, Ruska đã phát minh ra kính hiển vi điện tử truyền qua với chùm tia điện tử làm nguồn sáng. Bước sóng của chùm tia điện tử ngắn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến và tia cực tím, và bước sóng của chùm tia điện tử tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của điện áp của chùm điện tử phát ra, nghĩa là điện áp càng cao. bước sóng càng ngắn. Hiện tại, độ phân giải của TEM có thể đạt tới 0,2 nm.
Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền qua là chùm tia điện tử phát ra từ súng điện tử đi qua thiết bị ngưng tụ dọc theo trục quang học của thân gương trong kênh chân không và được ngưng tụ thành một điểm sáng sắc nét, sáng và đồng nhất. , và chiếu sáng mẫu trong buồng chứa mẫu. Trên; chùm điện tử sau khi đi qua mẫu mang thông tin cấu trúc bên trong mẫu, lượng điện tử đi qua phần dày đặc của mẫu ít, lượng điện tử đi qua phần thưa thớt nhiều hơn; sau khi tiêu điểm và phóng đại sơ cấp của vật kính, chùm tia điện tử Thấu kính trung gian đi vào giai đoạn thấp hơn và gương chiếu thứ nhất và thứ hai thực hiện hình ảnh phóng đại toàn diện, và cuối cùng hình ảnh điện tử phóng đại được chiếu trên màn hình huỳnh quang trong phòng quan sát ; màn huỳnh quang chuyển hình ảnh điện tử thành hình ảnh ánh sáng khả kiến để người dùng quan sát. Phần này sẽ lần lượt giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động chính của từng hệ thống.
Nguyên lý tạo ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua
Nguyên lý hình ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua có thể được chia thành ba tình huống:
1. Hình ảnh hấp thụ: Khi các electron đập vào mẫu có khối lượng và mật độ cao, hiệu ứng hình thành pha chính là tán xạ. Trường hợp khối lượng và độ dày của mẫu càng lớn thì góc tán xạ của các electron càng lớn, ít electron đi qua hơn và độ sáng của hình ảnh tối hơn. Kính hiển vi điện tử truyền qua ban đầu được dựa trên nguyên tắc này.
2. Ảnh nhiễu xạ: Sau khi chùm tia điện tử bị nhiễu xạ bởi mẫu, sự phân bố biên độ sóng nhiễu xạ tại các vị trí khác nhau của mẫu tương ứng với công suất nhiễu xạ khác nhau của từng phần tinh thể trong mẫu. Sự phân bố biên độ của các sóng nhiễu xạ không đồng đều, phản ánh sự phân bố của các khuyết tật tinh thể.
3. Hình ảnh pha: Khi mẫu mỏng hơn 100Å, các electron có thể đi qua mẫu và có thể bỏ qua sự thay đổi biên độ sóng và hình ảnh đến từ sự thay đổi pha.
Công dụng của kính hiển vi điện tử truyền qua
Kính hiển vi điện tử truyền qua được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu và sinh học. Do các electron dễ dàng bị phân tán hoặc hấp thụ bởi các vật thể, nên độ xuyên thấu thấp, mật độ và độ dày của mẫu sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh cuối cùng. Các phần siêu mỏng mỏng hơn phải được chuẩn bị, thường là 50-100 nm. Do đó, mẫu để quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua cần được xử lý rất mỏng. Các phương pháp thường được sử dụng là: cắt siêu mỏng, cắt siêu mỏng đông lạnh, ăn mòn đóng băng, đóng băng, v.v. Đối với mẫu chất lỏng thường quan sát bằng cách treo trên lưới đồng đã xử lý trước.
