Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)è uno strumento di ricerca indispensabile in settori come la scienza dei materiali e la nanotecnologia. Per i ricercatori che sono nuovi a TEM, comprendere i suoi principi e operazioni di base è cruciale per un efficiente utilizzo di questa attrezzatura. Il test TEM si concentra principalmente sulle caratteristiche della microstruttura dei materiali, tra cui la distribuzione degli elementi, la composizione di fase, i difetti di cristallo, ecc. Queste caratteristiche si manifestano a livello microscopico come dimensione, forma, distribuzione di diversi grani di fase, nonché la densità e la distribuzione dei difetti cristallini. Attraverso TEM, i ricercatori possono ottenere una comprensione più profonda della struttura interna dei materiali, valutando così le loro proprietà e potenziali applicazioni.
Rispetto ad altri strumenti analitici come spettrometri, diffrattometri a raggi X, ecc., Il più grande vantaggio di TEM è la sua risoluzione spaziale ultra-alta. TEM non può solo rilevare la composizione elementare dei materiali, ma anche analizzare la struttura cristallina a livello atomico, raggiungendo l'osservazione in situ. Questa capacità rende TEM uno strumento insostituibile nella ricerca su nanoscala. Come istituzione di test e analisi di terze parti che fornisce servizi di test, identificazione, certificazione e ricerca e sviluppo, il laboratorio jinjian non ha solo un team tecnico professionale, ma è anche dotato di attrezzature di test avanzate per fornire servizi di test TEM accurati.
Il motivo per cui TEM può raggiungere un livello atomico ad alta risoluzione è perché utilizza un fascio di elettroni ad alta velocità con lunghezza d'onda estremamente corta come fonte di illuminazione. La risoluzione dei normali microscopi ottici è limitata dalla lunghezza d'onda del raggio di illuminazione, mentre la lunghezza d'onda del raggio di elettroni è molto più corta della luce visibile, quindi la risoluzione di TEM è molto più alta di quella dei microscopi tradizionali. Inoltre, la dualità di particelle d'onda dei travi di elettroni consente a TEM di ottenere l'imaging a livello atomico dei materiali.
Il baseStruttura e funzione di TEM
La struttura di base di TEM include componenti chiave come pistola elettronica, condensatore, stadio del campione, lente oggettiva, specchio intermedio e specchio di proiezione. La pistola elettronica genera un raggio di elettroni ad alta velocità, che è focalizzato da un obiettivo di condensatore. Lo stadio del campione trasporta e posiziona con precisione il campione e l'obiettivo e lo specchio intermedio ingrandiscono ulteriormente l'immagine del campione. Lo specchio di proiezione proietta l'immagine ingrandita su uno schermo o un rivelatore fluorescente. Il lavoro collaborativo di questi componenti consente a TEM di ottenere imaging ad alto ingrandimento e analisi dei campioni.
TEM ha principalmente tre modalità di lavoro: modalità di imaging di ingrandimento, modalità di diffrazione elettronica e modalità di trasmissione di scansione (STEM). In modalità di imaging in ingrandimento, TEM è simile ai microscopi ottici tradizionali per ottenere l'immagine morfologia del campione; In modalità di diffrazione elettronica, TEM cattura il modello di diffrazione del campione, riflettendo la sua struttura cristallina; In modalità STEM, TEM scansiona il punto per punto per punto focalizzando il raggio di elettroni e raccoglie segnali con un rivelatore per ottenere un imaging a risoluzione più elevata.
Differenze nell'imaging TEM: immagine di campo luminoso, immagine del campo scuro, immagine del campo scuro centrale
Immagine di campo luminoso: consente solo al raggio trasmesso di passare attraverso l'apertura obiettiva per l'imaging, visualizzando la struttura generale del campione.
Immagine del campo scuro e immagine del campo scuro centrale: i raggi di diffrazione specifici passano attraverso l'apertura oggettiva e l'immagine del campo scuro centrale enfatizza l'imaging del raggio di diffrazione lungo la direzione dell'asse di trasmissione, di solito con una migliore qualità di imaging.
Le aberrazioni di TEM sono i principali fattori che limitano la risoluzione dei microscopi elettronici, tra cui aberrazione sferica, aberrazione cromatica e astigmatismo. L'aberrazione sferica è causata dalla differenza nella potenza di rifrazione degli elettroni nelle regioni centrali e bordo di una lente magnetica, l'aberrazione cromatica è dovuta alla dispersione dell'energia elettronica e l'astigmatismo è causato dalla natura non assisimmetrica del campo magnetico. La differenza di diffrazione è causata dall'effetto di diffrazione di Fraunhofer nell'apertura.
Tipo di contrasto TEM
Il contrasto del TEM è causato dalla dispersione generata dall'interazione tra elettroni e materia, incluso il contrasto di spessore, il contrasto di diffrazione, il contrasto di fase e il contrasto Z. Contrasto di spessore: riflettendo le caratteristiche della superficie e le caratteristiche morfologiche del campione, causate dalle differenze nel numero atomico e dallo spessore delle diverse micro regioni del campione. Contrasto di diffrazione: a causa dei diversi orientamenti cristallografici all'interno del campione, che sono conformi a diverse condizioni di Bragg, l'intensità di diffrazione varia da un luogo all'altro. Contrasto di fase: quando il campione è abbastanza sottile, la differenza di fase dell'onda del fascio di elettroni che penetra nel campione produce contrasto, che è adatto per l'imaging ad alta risoluzione. Contrasta Z: in modalità stelo, la luminosità dell'immagine è proporzionale al quadrato del numero atomico ed è adatta per osservare la distribuzione degli elementi. Padroneggiando queste conoscenze fondamentali, gli utenti TEM possono utilizzare in modo più efficace questo strumento per l'analisi della microstruttura dei materiali.
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