Gambaran Keseluruhan Mikroskopi Elektron Penghantaran
Mikroskop Elektron Penghantaran (pendek kata TEM) boleh melihat struktur halus yang lebih kecil daripada 0.2um yang tidak boleh dilihat dengan jelas di bawah mikroskop optik. Struktur ini dipanggil submikrostruktur atau ultrastruktur. Untuk melihat struktur ini dengan jelas, adalah perlu untuk memilih sumber cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek untuk meningkatkan resolusi mikroskop.
pengenalan
Prinsip pengimejan mikroskop elektron dan mikroskop optik pada asasnya adalah sama, perbezaannya ialah bekas menggunakan pancaran elektron sebagai sumber cahaya dan medan elektromagnet sebagai kanta. Di samping itu, kerana kuasa penembusan pancaran elektron adalah sangat lemah, spesimen yang digunakan untuk mikroskop elektron mesti dibuat menjadi bahagian ultra-nipis dengan ketebalan kira-kira 50nm. Kepingan ini perlu dibuat dengan ultramikrotome. Pembesaran mikroskop elektron boleh mencapai sehingga hampir satu juta kali. Ia terdiri daripada lima bahagian: sistem pencahayaan, sistem pengimejan, sistem vakum, sistem rakaman, dan sistem bekalan kuasa. Jika ia dibahagikan: bahagian utama ialah kanta elektronik dan sistem rakaman pengimejan. Senapang elektron, cermin pemeluwap, ruang sampel, kanta objektif, cermin difraksi, cermin perantaraan, cermin unjuran, skrin pendarfluor dan kamera dalam vakum.
Mikroskop elektron ialah mikroskop yang menggunakan elektron untuk mendedahkan bahagian dalam atau permukaan sesuatu objek. Panjang gelombang elektron berkelajuan tinggi adalah lebih pendek daripada cahaya yang boleh dilihat (dualiti gelombang-zarah), dan resolusi mikroskop dihadkan oleh panjang gelombang yang digunakannya. Oleh itu, resolusi teori mikroskop elektron (kira-kira 0.1 nanometer) adalah jauh lebih tinggi daripada mikroskop optik. kadar (kira-kira 200 nm).
Mikroskop elektron penghantaran (pendek kata TEM), dirujuk sebagai mikroskop elektron penghantaran [1], adalah untuk menayangkan rasuk elektron yang dipercepat dan tertumpu pada sampel yang sangat nipis, dan elektron berlanggar dengan atom dalam sampel untuk menukar arah, dengan itu menghasilkan taburan sudut pepejal. . Saiz sudut serakan adalah berkaitan dengan ketumpatan dan ketebalan sampel, jadi imej dengan kecerahan dan kegelapan yang berbeza boleh dibentuk, dan imej akan dipaparkan pada peranti pengimejan (seperti skrin pendarfluor, filem dan komponen gandingan fotosensitif) selepas mengezum masuk dan memfokus.
Oleh kerana panjang gelombang elektron de Broglie yang sangat pendek, resolusi mikroskop elektron penghantaran jauh lebih tinggi daripada mikroskop optik, yang boleh mencapai 0.1-0.2nm, dan pembesaran ialah berpuluh ribu hingga berjuta kali. Oleh itu, penggunaan mikroskop elektron penghantaran boleh digunakan untuk memerhati struktur halus sampel, malah struktur hanya satu lajur atom, yang berpuluh-puluh ribu kali lebih kecil daripada struktur terkecil yang boleh diperhatikan oleh mikroskop optik. TEM ialah kaedah analisis penting dalam banyak bidang saintifik yang berkaitan dengan fizik dan biologi, seperti penyelidikan kanser, virologi, sains bahan, serta nanoteknologi, penyelidikan semikonduktor, dsb.
Pada pembesaran rendah, kontras dalam pengimejan TEM adalah terutamanya disebabkan oleh penyerapan elektron yang berbeza disebabkan oleh ketebalan dan komposisi bahan yang berbeza. Apabila gandaan pembesaran adalah tinggi, turun naik yang kompleks akan menyebabkan perbezaan dalam kecerahan imej, jadi pengetahuan profesional diperlukan untuk menganalisis imej yang diperolehi. Dengan menggunakan mod TEM yang berbeza, adalah mungkin untuk imej sampel mengikut sifat kimianya, orientasi kristalografi, struktur elektronik, peralihan fasa elektronik oleh sampel, dan secara amnya melalui penyerapan elektron.
TEM pertama telah dibangunkan oleh Max Knorr dan Ernst Ruska pada tahun 1931, kumpulan penyelidikan ini membangunkan TEM pertama dengan resolusi melangkaui cahaya yang boleh dilihat pada tahun 1933, dan TEM komersial pertama pada tahun 1939 berjaya.
TEM besar
Mikroskop elektron penghantaran berskala besar (TEM konvensional) biasanya menggunakan 80-300voltan pecutan rasuk elektron kV. Model yang berbeza sepadan dengan voltan pecutan rasuk elektron yang berbeza. Peleraian berkaitan dengan voltan pecutan rasuk elektron, yang boleh mencapai 0.2-0.1nm. Model mewah boleh mencapai perbezaan tahap atom.
TEM voltan rendah
Voltan pecutan rasuk elektron (5kV) yang digunakan dalam TEM kecil voltan rendah (mikroskop elektron Voltan Rendah, LVEM) adalah jauh lebih rendah daripada TEM besar. Voltan pecutan yang lebih rendah akan meningkatkan kekuatan interaksi antara rasuk elektron dan sampel, dengan itu meningkatkan kontras dan kontras imej, terutamanya sesuai untuk sampel seperti polimer dan biologi; pada masa yang sama, mikroskop elektron penghantaran voltan rendah akan menyebabkan lebih sedikit kerosakan pada sampel.
Peleraian adalah lebih rendah daripada mikroskop elektron besar, 1-2nm. Oleh kerana voltan rendah, TEM, SEM dan STEM boleh digabungkan dalam satu peranti
Cryo-EM
Cryo-microscopy biasanya dilengkapi dengan peralatan pembekuan sampel pada mikroskop elektron penghantaran biasa untuk menyejukkan sampel kepada suhu nitrogen cecair (77K), yang digunakan untuk memerhati sampel sensitif suhu seperti protein dan kepingan biologi. Dengan membekukan sampel, kerosakan pada sampel oleh pancaran elektron dapat dikurangkan, ubah bentuk sampel dapat dikurangkan, dan bentuk sampel yang lebih realistik dapat diperoleh.
