Hva er transmisjonselektronmikroskopi?

Transmission electron microscopy (TEM) er en avbildningsteknologi der elektronstråler passerer gjennom veldig tynt seksjonsprøver. Når elektronene overføres gjennom prøven og samhandler med dens struktur, løses et bilde som forstørres og fokuseres på et bildemedium, for eksempel fotografisk film eller en lysstoffrør, eller som er tatt av et spesielt CCD-kamera. Fordi elektronene som brukes i transmisjonselektronmikroskopi har en veldig liten bølgelengde, kan TEMs avbilde mye høyere oppløsninger enn konvensjonelle optiske mikroskop som er avhengige av lysstråler. På grunn av deres høyere resolusjonskraft, spiller TEMs en viktig rolle innen virologi, kreftforskning, studiet av materialer, og innen mikroelektronikk forskning og utvikling.

Den første TEM-prototypen ble bygget i 1931, og i 1933 ble det demonstrert en enhet med en oppløsningsevne større enn lys ved å bruke bildene av bomullsfibre som et testeksempler. I løpet av de neste tiårene ble bildemulighetene til transmisjonselektronmikroskopi foredlet, noe som gjorde teknologien nyttig i studiet av biologiske prøver. Etter introduksjonen av det første elektronmikroskopet i Tyskland i 1939, ble ytterligere utbygginger forsinket av andre verdenskrig, der et nøkkellaboratorium ble bombet og to forskere døde. Etter krigen ble det første elektronmikroskopet med 100k forstørrelse introdusert. Den grunnleggende flerstegsdesignen kan fremdeles finnes i moderne transmisjonselektronmikroskopi.

Da TEM-teknologien modnet, ble en relatert teknologi, skanning av transmisjonselektronmikroskopi (STEM), raffinert på 1970-tallet. Utviklingen av feltutslippspistolen og en forbedret objektivlinsing tillot avbildning av atomer ved bruk av STEM-er. Mye av utviklingen av STEM-teknologi resulterte fra fremskritt innen transmisjonselektronmikroskopi.

TEMer inneholder vanligvis tre linsetrinn: kondenseringslinsen, objektivlinsen og projektorlinsen. Den primære elektronstrålen dannes av kondenseringslinsen, mens objektivlinsen fokuserer strålen som passerer gjennom prøven. Det projiserende objektivet utvider strålen og projiserer det på bildeapparatet, for eksempel en elektronisk skjerm eller et ark. Andre spesialiserte linser brukes til å korrigere forvrengning av strålene. Energifiltrering brukes også til å korrigere kromatisk aberrasjon, en form for forvrengning forårsaket av manglende evne til å fokusere alle fargene i spekteret på samme konvergenspunkt.

Mens forskjellige transmisjonselektronmikroskopisystemer er forskjellige i sin spesifikke design, har de flere komponenter og stadier til felles. Den første av disse er et vakuumsystem som genererer elektronstrømmen og inneholder elektrostatiske plater og linser som operatøren kan lede strålen med. Prøvestykket inkluderer luftlåser som gjør det mulig å studere gjenstanden som skal studeres i strømmen. Mekanismer i dette stadiet gjør det mulig å plassere prøven for et optimalt syn. En elektronpistol brukes til å "pumpe" elektronstrømmen gjennom TEM. Til slutt gjengir et elektronobjektiv, som virker på samme måte som en optisk linse, objektplanet.