میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

آنالیزآنالیزها و تجهیزاتشیمی، پلیمر و نساجیمتالورژی و مهندسی مواد

نوشته شده توسط:

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ابزاری برای شناسای مورفولوژی مواد است که مطالعات را با قدرت تفکیک بالا و بزرگنمایی زیاد امکان پذیر می کند. در این مقاله سعی داریم اطلاعات جامع و کاملی در خصوص میکروسکوپ الکترونی عبوری ارائه دهیم، پس در ابتدا لازم است با کاربردها و علت استفاده آن آگاه شویم. خواص مواد نانوساختاری به شکل و اندازه آنها بستگی دارد و از این‌رو مطالعه پیرامون شکل، اندازه و آرایش مواد نانوساختاری از نظر فهم پدیده‌های موجود و درنهایت استفاده از آنها در کاربردهای مختلف ضروری است. روش‌های مختلفی برای تعیین شکل و اندازه ذرات به کار می‌رود که  ازجمله آنها می‌توان به میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، طیف‌سنجی عبور نوری، پراش اشعه X و مانند آن اشاره کرد. برخی از این روش‌ها شکل و اندازه ذرات را به طور مستقیم به دست نمی‌دهند. و در اندازه‌های پایین دارای خطای قابل ملاحظه‌ای نسبت به مقادیر واقعی است.

این روش برای نانوذرات غیربلوری نیز مناسب نیست. از طیف عبور نوری مواد نانوساختاری نیز می‌توان برای تعیین اندازه ذرات استفاده کرد که روش اندازه‌گیری و تعیین قطر ذرات پیچیده می‌باشد و برای برخی از مواد قابل استفاده نیست. باتوجه به مطالب فوق استفاده از روشی برای تعیین اندازه و شکل ذرات بادقت مناسب در حوزه پژوهش‌های مواد نانوساختاری بسیار مهم و مورد نیاز جدی است.

میکروسکوپ الکترونی عبوری

اجزای میکروسکوپ الکترونی عبوری

چرا از میکروسکوپ ها در زمینه مواد نانو استفاده می شود؟

در پژوهش‌های مربوط به خواص مواد نانوساختاری میکروسکوپ الکترونی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین دستگاه‌هایی است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اغلب مطالعات انجام‌شده روی خواص مواد نانوساختاری برای تعیین اندازه و شکل آنها از میکروسکوپ عبور الکترونی استفاده شده است. این روش اندازه و شکل ذرات را با دقت حدود چند دهم نانومتر به دست می‌دهد که به نوع ماده و دستگاه مورد استفاده بستگی دارد. امروزه در بررسی خواص مواد نانوساختاری از میکروسکوپ عبور الکترونی با وضوح بالا (High-Resolution) استفاده می‌شود.

علاوه بر تعیین شکل و اندازه ذرات به وسیله میکروسکوپ عبور الکترونی با استفاده از پراش الکترون و سایر سازوکارهای موجود در برخورد الکترون با ماده برخی ویژگی‌های دیگر مواد نانوساختاری مانند ساختارهای بلور، تقارن، جهت‌گیری و نقائص و ترکیب شیمیای را می توان بدست آورد. این موارد سبب شده است که میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) امروزه به یک ابزار بسیار مهم در بسیاری از تحقیقات پیشرفته فیزیک، شیمی، بلورشناسی، علم مواد و زیست‌شناسی شناخته شود.

تاریخچه

لوئیس دو بروی در سال ۱۹۲۵ برای اولین بار تئوری خصوصیات موجی الکترون‌ها که طول موجی کمتر از نور مرئی دارند را ارائه کرد. در سال ۱۹۲۷ دیویسون و گرمر و همچنین تامپسون و رید به‌طور مستقل آزمایش‌های کلاسیک تفرق الکترونی را انجام دادند که نشان‌دهندهٔ طبیعت موجی الکترون‌ها بود. در سال ۱۹۳۲ روسکا و نول اولین بار ایدهٔ میکروسکوپ الکترونی را مطرح کردند. در سال ۱۹۳۶ اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری توسط شرکت Metropolitian-Vickers در انگلستان ساخته شد.  در سال ۱۹۳۸ نیز برای اولین بار نمونه تجاری میکروسکوپ الکترونی در دانشگاه تورنتو ساخته شد.

 اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری ساخته شده

اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری ساخته شده

اساس کار میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

اساس عملکرد میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشابه میکروسکوپ‌های نوری است با این تفاوت که به‌جای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترونی استفاده می‌شود. آن چه که می‌توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرد بسیار محدود است؛ این محدودیت را می‌توان با استفاده از الکترون‌ها به‌جای نور رفع کرد. وضوح تصویر در میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) هزار برابر از یک میکروسکوپ نوری بیشتر است.الکترون ها از یک منبع نور در بالای میکروسکوپ منتشر شده، از تیوب خلأ میکروسکوپ عبور می‌کنند. در میکروسکوپ‌های نوری از عدسی‌های شیشه‌ای برای متمرکز کردن نور استفاده می‌شود، در حالی که در میکروسکوپ الکترونی عبوری میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از عدسی‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌شود تا الکترون‌ها را متمرکز ساخته و به صورت یک پرتوی باریک گسیل کند. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می‌شود.

از آن جا که شکل گیری تصویر در میکروسکوپ الکترونی عبوری میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مستلزم عبور الکترون‌های زیادی از نمونه است، ضخامت نمونه باید آنقدر کم باشد (حدود ۵ میکرومتر) که الکترون‌ها بتوانند از آن عبور کنند. همچنین نمونه های تحت بررسی باید جامد باشند. بسته به چگالی مواد، الکترون‌ها ممکن است از بخش‌هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد کنند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش‌های مختلف جسم به چگالی مواد در آن بخش‌ها وابسته است. هر چه جسم کم چگال‌تر باشد، تصویر تیره‌تر خواهد بود.

کاربردهای میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) می توان جسمی به اندازه چند انگستروم (۱۰-۱۰ متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، بیولوژیکی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) اطلاعات در مورد ظاهر، مورفولوژِ ترکیبات و ساختار کریستالی می دهد. تصاویر به محقق اجازه می دهند که در مقیاس مولکولی ماده را مشاهده کند که به مطالعات ساخاری و بافتی نمونه کمک میکند.

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای آنالیز مواد نیمه رسانا و ساخت چیپ های سیلیکونی در کامپیوتر ها استفاده می شود. کارخانه های پیشرفته از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای تشخیص شکست ها و آسیب های در حد میکرو استفاده می کنند. این اطلاعات برای حل کردن مشکلات ویا برای کمک به ساخت محصولات با مندگاری بالا و قابل اعتماد مفید هستند.

در زمینه مواد میتوان کاربردهای زیر را برای میکروسکوپ میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) متصور شد:

  • تعیین جهت رشد مواد بلورین و صفحات کریستالی
  • تعیین بردار برگرز نابجایی و انرژی نقص انباشتگی
  • تعیین عیوب بلوری و مرزدانه‌ها
  • بررسی هم سیمایی
  • استحاله‌های فازی
  • بازیابی و تبلور مجدد
  • خستگی
  • اکسیداسیون
  • رسوب
  • بررسی‌های ساختاری
  • بررسی سطوح شکست
  • تشخیص مناطق دارای تنش پسماند
  • شناسایی ترکیب شیمایی فازهای غیرآلی
  • مطالعه سرامیک‌ها و کانی‌ها

در علوم ز یستی و پزشکی برای بررسی ساختار های بسیار ریز و برای مطالعات هیستو پاتالوژی کاربرد دارد. علاوه بر آن از این روش برای تشخیص برخی بیماری ها نیز می توان بهره جست.

 

 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) با چه محدودیت هایی روبه رو است؟

فرایند تهیه نمونه‌ها بسیار زمان‌بر و خسته‌کننده و هزینه بر است. در این میکروسکوپ تعداد نمونه‌ای برگشتی (معیوب) زیاد است. یکی از مشکلاتی که در حین فرایند آماده سازی نمونه ممکن است ایجاد شود، تغییر ساختار نمونه است. میدان دید در این تکنیک بسیار کوچک بوده و نمی‌توان خواص ناحیه آنالیز شده را به کل نمونه نسبت داد، که این ویژگی احتمال خطا در آنالیز را بالا میبرد. حین تصویر برداری پتانسیل تخریب نمونه به ویژه نمونه های زیستی وجود دارد. از طرفی برای انالیز کمی عناصر با عدد اتمی کمتر از ۱۱ با محدودیت مواجه می شود. زمان انجام آزمایش نیز بسیار طولانی است.

 

در این دستگاه پرتو الکترون با گذر از لنزهای مختلف الکترومغناطیسی و روزنه های خاص طراحی شده به نمونه مورد مطالعه که کاملا نازک سازی شده است تابانده شده و با عبور از بین ساختار اتمی/ سلولی آن و با توجه به طول موج پرتو الکترون امکان آشکارسازی ساختار اتمی به شکل تصاویر ساختاری و الگوهای پراشی را فراهم می نماید. مهمترین و اصلی ترین کاربرد این میکروسکوپ در علوم مواد و علوم زیستی است و برای مشخصه یابی مواد و بررسی ساختار آنها از این استفاده می شود.

خدمات  میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) در آنابیز

آنابیز با ارائه خدمات متنوع در زمینه های مختلف سعی دارد بستر مناسب برای انتخاب آزمایشگاه و دستگاه متناسب با نیاز شما را فراهم کند. با استفاده از این لینک میتوانید از آزمایشگا های ارائه دهنده خدمات میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) موجود در پلتفرم آنابیز اطلاع یابید.

One Reply to “میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)”

  1. […] دستگاه تاثیر بسیاری می گذارند. در ادامه پست مربوط به میکروسکوپ الکترونی عبوری در این پست در مورد اجزای میکروسکوپ الکترونی عبوری […]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *