Vad är transmissionselektronmikroskopi?
Transmission electron microscopy (TEM) är en bildteknologi där elektronstrålar passerar genom mycket tunt snittade prov. När elektronerna överförs genom provet och interagerar med dess struktur, upplöses en bild som förstoras och fokuseras på ett bildmedium, såsom fotografisk film eller en lysrörsskärm, eller fångas av en speciell CCD-kamera. Eftersom elektronerna som används i transmissionselektronmikroskopi har en mycket liten våglängd, kan TEM: er avbildas med mycket högre upplösningar än konventionella optiska mikroskop som är beroende av ljusstrålar. TEM: s högre upplösningskraft spelar en viktig roll inom områdena virologi, cancerforskning, materialstudier och i mikroelektronikforskning och -utveckling.
Den första TEM-prototypen byggdes 1931, och år 1933 hade en enhet med en upplösningskraft som var större än ljuset visats med bilder av bomullsfibrer som testprov. Under de kommande decennierna förfinades avbildningsmöjligheterna för transmissionselektronmikroskopi, vilket gjorde tekniken användbar i studien av biologiska prover. Efter introduktionen av det första elektronmikroskopet i Tyskland 1939 försenades ytterligare utveckling av andra världskriget, där ett nyckelaboratorium bombades och två forskare dog. Efter kriget introducerades det första elektronmikroskopet med 100k förstoring. Dess grundläggande flerstegsdesign finns fortfarande i modern transmissionselektronmikroskopi.
När TEM-tekniken mognades förfinades en relaterad teknik, skanning överföringselektronmikroskopi (STEM), på 1970-talet. Utvecklingen av fältemissionspistolen och en förbättrad objektivlinsa tillät bildavbildning av atomer med STEM. Mycket av utvecklingen av STEM-teknik berodde på framsteg inom transmissionselektronmikroskopi.
TEM innehåller vanligtvis tre linsningssteg: kondenslinsen, objektivlinsen och projektorlinsen. Den primära elektronstrålen bildas av kondenslinsen, medan objektivlinsen fokuserar strålen som passerar genom provet. Den utskjutande linsen expanderar strålen och projicerar den på avbildningsanordningen, till exempel en elektronisk skärm eller filmark. Andra speciallinser används för att korrigera distorsioner i strålarna. Energifiltrering används också för att korrigera kromatisk avvikelse, en form av förvrängning orsakad av en lins oförmåga att fokusera alla färger i spektrumet på samma konvergenspunkt.
Medan olika transmissionselektronmikroskopisystem skiljer sig åt i sina specifika konstruktioner har de flera komponenter och steg gemensamt. Den första av dessa är ett vakuumsystem som genererar elektronströmmen och innehåller elektrostatiska plattor och linser som operatören kan rikta strålen med. Provsteget inkluderar luftlås som gör det möjligt att studera objektet i strömmen. Mekanismer i detta steg möjliggör placering av provet för en optimal vy. En elektronpistol används för att "pumpa" elektronströmmen genom TEM. Slutligen återger en elektronlins, som verkar på samma sätt som en optisk lins, objektplanet.