Hvad er transmissionselektronmikroskopi?
Transmission elektronmikroskopi (TEM) er en billeddannelsesteknologi, hvor elektronstråler passerer gennem meget tyndt sektionseksempler. Når elektronerne transmitteres gennem prøven og interagerer med dens struktur, opløses et billede, der forstørres og fokuseres på et billeddannelsesmedium, såsom fotografisk film eller en fluorescerende skærm, eller optages af et specielt CCD-kamera. Da elektronerne, der bruges i transmissionselektronmikroskopi, har en meget lille bølgelængde, kan TEM'er afbildes i meget højere opløsninger end konventionelle optiske mikroskoper, der afhænger af lysstråler. På grund af deres højere opløsningsevne spiller TEM'er en vigtig rolle inden for virologi, kræftforskning, studiet af materialer og i mikroelektronikforskning og -udvikling.
Den første TEM-prototype blev bygget i 1931, og i 1933 blev der demonstreret en enhed med en opløsningsevne, der var større end lys, ved hjælp af billederne af bomuldsfibre som et prøveeksemplar. I løbet af de næste par årtier blev billedkapaciteten ved transmissionselektronmikroskopi forfinet, hvilket gjorde teknologien anvendelig i studiet af biologiske prøver. Efter introduktionen af det første elektronmikroskop i Tyskland i 1939 blev yderligere udviklinger forsinket af 2. verdenskrig, hvor et nøglelaboratorium blev bombet og to forskere døde. Efter krigen blev det første elektronmikroskop med 100k forstørrelse introduceret. Dets grundlæggende fletrinsdesign findes stadig i moderne transmissionselektronmikroskopi.
Da TEM-teknologien modnet, blev en beslægtet teknologi, scanning af transmissionselektronmikroskopi (STEM), forfinet i 1970'erne. Udviklingen af feltemissionspistolen og en forbedret objektivlinse muliggjorde billeddannelse af atomer ved hjælp af STEM'er. Meget af udviklingen af STEM-teknologi skyldtes fremskridt inden for transmissionselektronmikroskopi.
TEM'er indeholder normalt tre linsetrin: kondenseringslinsen, objektivlinsen og projektorlinsen. Den primære elektronstråle dannes af den kondenserende linse, mens objektivlinsen fokuserer den stråle, der passerer gennem prøven. Den projicerende linse udvider strålen og projicerer den på billedbehandlingsindretningen, såsom en elektronisk skærm eller et folieark. Andre specialiserede linser bruges til at korrigere stråledistorsioner. Energifiltrering bruges også til at korrigere kromatisk afvigelse, en form for forvrængning forårsaget af manglende evne til at linsere til at fokusere alle farver i spektret på samme konvergenspunkt.
Mens forskellige transmissionselektronmikroskopisystemer er forskellige i deres specifikke design, har de flere komponenter og trin til fælles. Den første af disse er et vakuumsystem, der genererer elektronstrømmen og indeholder elektrostatiske plader og linser, som operatøren kan styre strålen med. Prøvestrinet inkluderer luftlåse, der tillader indsættelse af genstanden at blive studeret i strømmen. Mekanismer i dette trin gør det muligt at placere prøven for en optimal visning. En elektronpistol bruges til at "pumpe" elektronstrømmen gennem TEM. Endelig gengiver en elektronlinse, der fungerer på samme måde som en optisk linse, objektplanet.