اساس عملکرد میکروسکوپ انتقال الکترونی (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که به جای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترون ها به جای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.
با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند انگستروم (10-10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی، TEM ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، بیولوژیکی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.
در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند( این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکان هایی هستند که الکترون از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر).
میکروسکوپ tem چیست؟
وضوح این میکروسکوپ 0.2 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 0.2 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.
استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ انتقال الکترونی استفاده نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار کریستالی( نحوه قرارگیری اتمها در شبکه کریستالی) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.
میکروسکوپ tem چیست؟
عملکرد میکروسکوپ:
با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ ، الکترون ها گسیل و منتشر می شوند. الکترون ها از تیوب خلاء میکروسکوپ عبور می کنند. در میکروسکوپ های نوری از عدسی های شیشه ای برای متمرکز کردن نور استفاده می شود در حالی که در TEM از عدسی های الکترومغناطیسی استفاده می شود تا الکترون ها را جمع و متمرکز ساخته به صورت یک پرتوی باریک گسیل نماید. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می شود. بسته به چگالی مواد، الکترون ها ممکن است از بخش هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد نمایند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش های مختلف جسم به چگالی مواد در آن بخش ها وابسته است. هر چه جسم کم چگال تر باشد تصویر تیره تر خواهد بود. این تصویر می تواند مستقیما توسط اپراتور مطالعه شود و یا با کمک یک دوربین تصویر برداری شود.
نمونه:
شکل
فقط مواد جامد
اندازه
دیسکی با قطر ۳ میلی‌متر و ضخامت تقریبی ۵ میکرومتر
آماده‌سازی
باید برش‌هایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش تا حدی نازک شود که به الکترونها اجازهٔ عبور بدهد.
زمان تقریبی مورد نیاز
۳ تا ۳۰ ساعت برای هر نمونه (بدون احتساب زمان آماده‌سازی)
عکس
میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک نمونهٔ آماده شده برای میکروسکوپ الکترونی
عبوری که توسط تابش یونی متمرکز نازک شده است. غشای نازک برای بررسی توسط
TEM مناسب است ولی با ضخامت حدود ۳۰۰ نانومتر بدون نازک کردن بیشتر برای
بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری وضوح بالا مناسب نخواهد بود.
برخی از کاربردها
تعیین جهت رشد مواد بلورین و صفحات کریستالی
تعیین عیوب بلوری و مرزدانه ها
تشخیص مناطق دارای تنش پسماند
شناسایی ترکیب شیمایی فازهای غیرآلی
نحوهٔ کار
پرتوی الکترونی از طریق یک تفنگ الکترونی صورت می پذیرد، عدسی های به کار رفته در این میکروسکوپ از نوع الکترومغناطیسی هستند. از اجزای اساس دیگر این میکروسکوپ، می توان به صفحه نمایش اشاره کرد. این صفحه از ماده ای پوشیده شده است که در برابر الکترون از خود پدیده فلورسانس را نشان می دهد. صفحه نمایش را می توان از درون پنجره ای مشاهده نمود. هم چنین دوربینی که می تواند در خلا کار کند، داخل میکروسکوپ تعبیه می شود. اجزای گفته شده، همگی در داخل ستون میکروسکوپ، به صورت عمودی قرار دارند. بیشتر ضخامت این ستون را سیم پیچ های (کویل های) مربوط به عدسی ها، قطعات مغناطیسی و لوله های خنک کننده اشغال می کنند. الکترون ها در فضایی که به زحمت قطر آن از یک میلی متر تجاوز می کند، از بالا به پایین ستون حرکت می کنند.
میکروسکوپ های اولیه از یک عدسی متمرکز کننده (condenser) به عنوان تنظیم کننده و کنترل کننده پرتوی الکترونی قبل از رسیدن به نمونه بهره می گرفتند و یک یا دو عدسی شیئی و تصویری به منظور بزرگنمایی تصویر، در ساختمان آن ها استفاده شده بود. امروزه معمولا از دو هدسی متمرکز کننده و چهار تا پنج عدسی تصویری استفاده می شود. سیستم های الکترونیکی مورد نیاز برای کنترل تفنگ الکترونی، شش یا هفت عدسی و کویل های همراستا نمودن نسبتا پیچیده هستند. در این میکروسکوپ دستگاه ضد آلودگی که به نام کندانسور انگشتی یا Cold Finger شناخته شده است، سرعت آلوده شدن نمونه را به حداقل کاهش می دهد. معمولا میکروسکوپ های TEM از دکمه های کنترلی زیادی برخوردار هستند با این وجود با درک اصول اپتیکی، حتی کار با پیچیده ترین میکروسکوپ ها هم اسان خواهد بود. امروزه تمایل بر این است که از کامپیوتر داخلی برای کنترل میکروسکوپ استفاده کنند. اما حتی استفاده از کامپیوتر اثری بر اپتیک میکروسکوپ یا تعداد پارامترهایی که باید کنترل شوند ندارد.