Edastamise elektronmikroskoopia ülevaade
Transmissioonelektronmikroskoop (lühidalt TEM) suudab näha peeneid struktuure, mis on väiksemad kui 0,2 um, mida ei saa optiliste mikroskoopidega selgelt näha. Neid struktuure nimetatakse submikrostruktuurideks või ultrastruktuurideks. Nende struktuuride selgeks nägemiseks on vaja valida lühema lainepikkusega valgusallikas, et parandada mikroskoobi eraldusvõimet.
Sissejuhatus
Elektronmikroskoobi ja optilise mikroskoobi pildistamise põhimõte on põhimõtteliselt sama, erinevus seisneb selles, et esimene kasutab valgusallikana elektronkiirt ja läätsena elektromagnetvälja. Lisaks, kuna elektronkiire läbitungimisvõime on väga nõrk, tuleb elektronmikroskoobi jaoks kasutatavast proovist teha üliõhuke lõik paksusega umbes 50nm. See viil tuleb teha ultramikrotoomiga. Elektronmikroskoobi suurendus võib ulatuda ligi miljon korda. See koosneb viiest osast: valgustussüsteem, pildisüsteem, vaakumsüsteem, salvestussüsteem ja toitesüsteem. Kui see on jagatud: põhiosa on elektrooniline objektiiv ja pildisalvestussüsteem. Elektronpüstolid, kondensaatorpeeglid, proovikambrid, objektiivläätsed, difraktsioonipeeglid, vahepeeglid, projektsioonipeeglid, fluorestseeruvad ekraanid ja kaamerad vaakumis.
Elektronmikroskoop on mikroskoop, mis kasutab elektrone objekti sisemuse või pinna paljastamiseks. Kiirete elektronide lainepikkus on lühem kui nähtaval valgusel (laine-osakeste duaalsus) ja mikroskoobi eraldusvõimet piirab selle kasutatav lainepikkus. Seetõttu on elektronmikroskoobi teoreetiline lahutusvõime (umbes 0,1 nanomeetrit) palju suurem kui optilisel mikroskoobil. kiirus (umbes 200 nm).
Transmissioonelektronmikroskoop (lühidalt TEM), mida nimetatakse transmissioonielektronmikroskoobiks [1], projitseerib kiirendatud ja kontsentreeritud elektronkiire väga õhukesele proovile ning elektronid põrkuvad proovis olevate aatomitega, et muuta suunda. tekitades täisnurga hajumist. . Hajumisnurga suurus on seotud proovi tiheduse ja paksusega, nii et saab moodustada erineva heleduse ja tumedusastmega pilte ning pilte kuvatakse pildiseadmetes (nt fluorestsentsekraanid, filmid ja valgustundlikud sidestuskomponendid) pärast sissesuumimist ja teravustamist.
Elektroni väga lühikese de Broglie lainepikkuse tõttu on ülekandeelektronmikroskoobi lahutusvõime palju suurem kui optilisel mikroskoobil, mis võib ulatuda 0.1-0,2 nm-ni ja suurendus on kümneid tuhandeid kuni miljoneid kordi. Seetõttu saab transmissioonelektronmikroskoopia abil jälgida proovide peenstruktuuri, isegi ainult üksiku aatomisamba struktuuri, mis on kümneid tuhandeid kordi väiksem väikseimast struktuurist, mida optilise mikroskoopia abil saab jälgida. TEM on oluline analüütiline meetod paljudes füüsika ja bioloogiaga seotud teadusvaldkondades, nagu vähiuuringud, viroloogia, materjaliteadus, aga ka nanotehnoloogia, pooljuhtide uurimine jne.
Väikeste suurenduste korral on kontrast TEM-pildistamisel peamiselt tingitud elektronide erinevast neeldumisest, mis on tingitud materjali erinevast paksusest ja koostisest. Kui suurenduskordaja on suur, põhjustavad keerulised kõikumised pildi heleduse erinevusi, mistõttu on saadud pildi analüüsimiseks vaja professionaalseid teadmisi. TEM-i erinevaid režiime kasutades on võimalik proovi kujutada selle keemiliste omaduste, kristallograafilise orientatsiooni, elektronstruktuuri, proovi elektroonilise faasinihke ja üldiselt elektronide neeldumise järgi.
Esimese TEM-i töötasid välja Max Knorr ja Ernst Ruska 1931. aastal, see uurimisrühm töötas välja esimese TEM-i eraldusvõimega väljaspool nähtavat valgust 1933. aastal ja esimese kaubandusliku TEM-i 1939. aastal.
Suur TEM
Suuremahulised ülekandeelektronmikroskoobid (tavalised TEM) kasutavad tavaliselt 80-300kV elektronkiire kiirenduspinget. Erinevad mudelid vastavad erinevatele elektronkiire kiirenduspingele. Eraldusvõime on seotud elektronkiire kiirenduspingega, mis võib ulatuda 0.2-0,1 nm-ni. Tipptasemel mudelid suudavad eristada aatomitasemel.
Madalpinge TEM
Madalpinge väikeses TEM-is (Low-Voltage elektronmikroskoobis, LVEM) kasutatav elektronkiire kiirenduspinge (5kV) on palju madalam kui suurel TEM-il. Madalam kiirenduspinge suurendab elektronkiire ja proovi vahelise interaktsiooni tugevust, parandades seeläbi pildi kontrasti ja kontrasti, mis sobib eriti hästi selliste proovide jaoks nagu polümeerid ja bioloogia; samal ajal kahjustab madalpinge elektronmikroskoop proovi vähem.
Eraldusvõime on madalam kui suure elektronmikroskoobi oma, 1-2nm. Madalpinge tõttu saab TEM, SEM ja STEM ühendada ühes seadmes
Cryo-EM
Krüomikroskoopia on tavaliselt varustatud proovide külmutusseadmetega tavalisel ülekandeelektronmikroskoobil, et proov jahutada vedela lämmastiku temperatuurini (77K), mida kasutatakse temperatuuritundlike proovide, näiteks valkude ja bioloogiliste viilude vaatlemiseks. Proovi külmutamisel saab vähendada elektronkiire poolt proovi kahjustusi, vähendada proovi deformatsiooni ja saada realistlikum proovi kuju.
