Co je transmisní elektronová mikroskopie?
Transmisní elektronová mikroskopie (TEM) je zobrazovací technologie, ve které elektronové paprsky procházejí velmi tenkými řezy vzorků. Když jsou elektrony přenášeny vzorkem a interagují s jeho strukturou, obraz se rozdělí, který je zvětšený a zaostřený na zobrazovací médium, jako je fotografický film nebo fluorescenční obrazovka, nebo je zachycen speciální CCD kamerou. Protože elektrony používané v transmisní elektronové mikroskopii mají velmi malou vlnovou délku, mohou TEM zobrazovat mnohem vyšší rozlišení než konvenční optické mikroskopy závislé na světelných paprskech. Vzhledem k jejich vyšší rozlišovací schopnosti hrají TEM důležitou roli v oblastech virologie, výzkumu rakoviny, studia materiálů a výzkumu a vývoje mikroelektroniky.
První prototyp TEM byl postaven v roce 1931 a do roku 1933 byla na obrázcích bavlněných vláken jako zkušebního vzorku prokázána jednotka s rozlišovací schopností větší než světlo. V příštích několika desetiletích byly vylepšeny zobrazovací schopnosti transmisní elektronové mikroskopie, díky čemuž byla tato technologie užitečná při studiu biologických vzorků. Po zavedení prvního elektronového mikroskopu v Německu v roce 1939 byl další vývoj zpožděn druhou světovou válkou, ve které byla bombardována klíčová laboratoř a dva vědci zahynuli. Po válce byl představen první elektronový mikroskop s zvětšením 100 k. Její základní vícestupňový design lze stále nalézt v moderní transmisní elektronové mikroskopii.
Jak technologie TEM dozrála, byla v 70. letech 20. století zdokonalena související technologie, skenovací přenosová elektronová mikroskopie (STEM). Vývoj polní emisní pistole a vylepšeného objektivu umožnil zobrazování atomů pomocí STEM. Velká část vývoje technologie STEM byla výsledkem pokroku v transmisní elektronové mikroskopii.
TEM obvykle zahrnují tři čočky: kondenzační čočka, objektiv a čočka projektoru. Primární elektronový paprsek je tvořen kondenzující čočkou, zatímco objektiv zaostřuje paprsek, který prochází vzorkem. Vyčnívající čočka rozšiřuje paprsek a promítá jej do zobrazovacího zařízení, jako je elektronická obrazovka nebo fólie. K opravě zkreslení paprsku se používají další speciální čočky. Filtrování energie se také používá k opravě chromatické aberace, což je forma zkreslení způsobená neschopností čočky zaostřit všechny barvy spektra na stejný bod konvergence.
Zatímco různé systémy transmisní elektronové mikroskopie se liší ve svých specifických konstrukcích, mají společné několik komponent a fází. Prvním z nich je vakuový systém, který generuje proud elektronů a obsahuje elektrostatické destičky a čočky, pomocí kterých může operátor paprsek nasměrovat. Fáze vzorku zahrnuje vzduchové uzávěry, které umožňují vložení studovaného objektu do proudu. Mechanismy v této fázi umožňují umístění vzorku pro optimální pohled. Elektronová pistole se používá k „pumpování“ proudu elektronů skrz TEM. Nakonec elektronová čočka, která působí podobně jako optická čočka, reprodukuje rovinu objektu.