Co to jest transmisyjna mikroskopia elektronowa?
Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) to technologia obrazowania, w której wiązki elektronów przechodzą przez próbki o bardzo małym przekroju. Gdy elektrony są przenoszone przez próbkę i oddziałują z jej strukturą, obraz jest rozdzielany, który jest powiększany i skupiany na ośrodku obrazowania, takim jak film fotograficzny lub ekran fluorescencyjny, lub przechwytywany przez specjalną kamerę CCD. Ponieważ elektrony stosowane w transmisyjnej mikroskopii elektronowej mają bardzo małą długość fali, TEM mogą obrazować w znacznie wyższych rozdzielczościach niż konwencjonalne mikroskopy optyczne, które zależą od wiązki światła. Ze względu na ich wyższą moc rozdzielczą TEM odgrywają ważną rolę w dziedzinie wirusologii, badań nad rakiem, badań materiałów i badań i rozwoju mikroelektroniki.
Pierwszy prototyp TEM został zbudowany w 1931 r., A do 1933 r. Wykazano jednostkę o mocy rozdzielczej większej niż światło, wykorzystując obrazy włókien bawełny jako próbkę testową. W ciągu następnych kilku dekad udoskonalono możliwości obrazowania w transmisyjnej mikroskopii elektronowej, dzięki czemu technologia ta jest przydatna w badaniu próbek biologicznych. Po wprowadzeniu pierwszego mikroskopu elektronowego w Niemczech w 1939 r. Dalszy rozwój opóźnił II wojna światowa, w której zbombardowano kluczowe laboratorium i zmarło dwóch badaczy. Po wojnie wprowadzono pierwszy mikroskop elektronowy o powiększeniu 100k. Jego fundamentalny, wieloetapowy projekt wciąż można znaleźć w nowoczesnej transmisyjnej mikroskopii elektronowej.
W miarę dojrzewania technologii TEM pokrewna technologia, skaningowa transmisyjna mikroskopia elektronowa (STEM), została udoskonalona w latach siedemdziesiątych. Opracowanie pistoletu emisyjnego i ulepszonej soczewki obiektywu umożliwiło obrazowanie atomów za pomocą STEM. Znaczna część rozwoju technologii STEM wynikała z postępów w transmisyjnej mikroskopii elektronowej.
TEM zwykle obejmują trzy etapy soczewkowania: soczewkę kondensacyjną, soczewkę obiektywu i soczewkę projektora. Pierwotna wiązka elektronów jest tworzona przez soczewkę kondensującą, podczas gdy soczewka obiektywu skupia wiązkę przechodzącą przez próbkę. Wystająca soczewka rozszerza wiązkę i rzutuje ją na urządzenie obrazujące, takie jak ekran elektroniczny lub arkusz filmu. Inne specjalistyczne soczewki służą do korygowania zniekształceń wiązki. Filtrowanie energii służy również do korygowania aberracji chromatycznej, formy zniekształcenia spowodowanego niezdolnością soczewki do skupienia wszystkich kolorów widma w tym samym punkcie zbieżności.
Chociaż różne transmisyjne mikroskopie elektronowe różnią się między sobą specyficznymi konstrukcjami, mają one kilka wspólnych elementów i etapów. Pierwszy z nich to system próżniowy, który generuje strumień elektronów i zawiera płytki elektrostatyczne i soczewki, za pomocą których operator może kierować wiązkę. Etap próbki obejmuje śluzy, które umożliwiają wstawienie badanego obiektu do strumienia. Mechanizmy na tym etapie umożliwiają ustawienie próbki w celu uzyskania optymalnego widoku. Działo elektronowe służy do „pompowania” strumienia elektronów przez TEM. Wreszcie soczewka elektronowa, działająca podobnie do soczewki optycznej, odtwarza płaszczyznę obiektu.