میکروسکوپ های الکترونی از سال 1940 به صورت تجاری موجود بودند. اما از سال 1950 به صورت وسیعی در بررسی فلزات مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه با پیشرفتهای وسیعی که در زمینه خود دستگاه و نیز تهیه نمونه حاصل شده است.
میکروسکوپ الکترونی خود را به عنوان یک ابزار ارزشمند در مطالعات متالورژیکی مطرح نموده است.
چرا باید از الکترون استفاده کرد؟
ازنظر تاریخی به علت محدودیت تفکیک میکروسکوپ های نوری که از طول موج نور مرئی حاصل می شود میکروسکوپ های الکترونی ارائه شده اند اما بعدها مشخص شد که استفاده از الکترون باعث بهبود همزمان قدرت تفکیک و عمق میدان می شود.
برخی از تعاریف:
قدرت تفکیک:
کوتاهترین فاصله بین دو نقطه که بتوان آنها را در میکروسکوپ به صورت دو جزء جداگانه دید.
عمق میدان:
محدوده ای که شئ در آن قرار می گیرد و چشم تغییری در کیفیت تصویر آن تشخیص نمی دهد.
عمق فوکوس:
محدوده ای که در آن تصویر واضح تشکیل می شود، در حالی که جسم در جای مشخص و ثابتی نسبت به عدسی قرار دارد.
بر هم کنش نمونه و الکترون:
در اثر برخورد الکترون به نمونه 5 حالت مختلف می تواند روی دهد.
- بدون هیچ گونه اثری از نمونه عبور کند.
- به صورت الاستیک پخش شود (فقط جهت الکترون تغییر می کند)
- متفرق شده و انکسار می یابند.
- به صورت غیر الاستیک پخش می شوند (هم میزان انرژی و هم جهت الکترون تغییر می کند)
- جذب می شوند.
تفرق غیر الاستیک:
تفرق غیر الاستیک به هر فرایند ی که باعث می شود الکترون مقدار محسوسی از انرژی خود را از دست بدهد اطلاق می شود.
فرایندهای مختلف تفرق غیر الاستیک عبارتند از:
تفرق فنون (phonon scattering)
فنون کوانتومی امواج الاستیک ارتعاشات شبکه اتمی در یک جسم جامد است.
تفرق پلاسمون (plasomon scattering)
پلاسمون یک موج در دریای الکترونها در باند هدایت فلز است.
تهییج تک الکترون ظرفیت
تهییج مدار داخلی
اثرات ثانویه:
این اثرات توسط پرتو اولیه بوجود آمده و می تواند در خارج از نمونه آشکار شود.
این اثرات عبارتند از:
الکترونهای ثانویه
الکترونهای برگشتی
آرامش اتمهای تهییج شده
آرامش اتم های تهییج شده:
- اشعه ی ایکس
- 2. الکترون اوژه
میکروسکوپهای الکترونی عبوری (TEM):
استفاده های عمومی:
تصویر گرفتن از ریز ساختار در بزرگنمایی های 1000 تا 1000000 برابر جزئیات ساختاری با قدرت تفکیک nm1≤
آنالیز عنصری کیفی و کمی اجزایی به کوچکی nm30
تعیین ساختار و جهت کریستالی اجزایی به کوچکی nm30
نمونه هایی از کاربرد:
تعیین خصوصیات ریز ساختاری فلزات، سرامیکها، مواد زمین شناسی، پلیمرها و مواد بیولوژیکی در بزرگنمایی های بسیار زیاد
شناسایی (ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری) فازهای غیر آلی، رسوبات و آلودگی ها
نمونه ها:
شکل: جامدات (فلزات، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها و غیره)
اندازه: دیسکی با قطر mm3 و ضخامت تقریبی µm5
آماده سازی نمونه:
باید برشهایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش یا آسیاب یونی نازک شود تا مناطقی از نمونه اجازه عبور الکترونها را بدهد.
مناطق شفاف نسبت به پرتو الکترونی نوعا کمتر از nm100 ضخامت دارند
محدودیت ها:
نمونه سازی بسیار خسته کننده است.
حداقل ناحیه آنالیز شده در حدود nm30 است و شناسایی ساختار بلوری به فاز ها و ترکیباتی محدود می شود که در جدول فایل پراش پودری ذکر شده اند (تقریبا 40000 فاز و ترکیب)در کل قابلیت امروزی TEM را می توان مرهون چهار پیشرفت زیر دانست.
- استفاده از چند عدسی جمع کننده
- پراش الکترونی سطح انتخابی
- نازک کردن نمونه ها برای تهییه نمونه های شفاف در برابر الکترونها
- تهییه نمونه به روش ماسک برداری
شامل 88 اسلاید powerpoint
دانلود پاورپوینت میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)
