میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

تعداد بازدید: 6450
چهارشنبه 03 دي 1393

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

پیدایش میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) یا Transmission Electron Microscope به صورت تجاری به سال 1940 باز می گردد، اما از سال 1950 به بعد کاربردهای گسترده ای در بررسی مواد و فلزات پیدا نمودند. مهم ترین عامل کاهنده در کاربرد میکروسکوپ الکترونی عبوری برای مطالعه فلزات در آن سال ها به مشکلات تهیه نمونه مربوط می شد. اما امروزه با توجه به روش های گوناگون تهیه نمونه فلزات، این میکروسکوپ ها جایگاه خاصی را در میان متخصصان مواد و متالورژی برای خود ایجاد نموده اند و باعث بروز نقطه عطف بسیاری از پژوهش ها و تحقیقات گشته به آن ها سرعت فراوانی داده اند.

امروزه میکروسکوپ الکترونی عبوری امکان مطالعه موارد متنوعی نظیر ویژگی های ریزساختاری مواد، صفحات و جهات بلوری، {{نابجایی}} ها، {{دوقلویی}} ها، عیوب انباشتگی، آخال ها، مکانیزم های {{جوانه زنی}}، {{رشد}} و {{انجماد}}، انواع فاز ها و تحولات فازی، {{بازیابی}} و {{تبلور مجدد}}، خستگی، شکست، خوردگی و بسیاری دیگر را فراهم آورده است.

 

ویژگی های میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی عبوری برای تصویر گرفتن از ریزساختار در بزرگنمایی 1000 تا 1000000 برابر به کار می رود و جزئیات ساختاری با قدرت تفکیک کمتر از یک نانومتر نمایش داده می شوند. در  TEM می توان آنالیز عنصری کیفی و کمی اجزایی به کوچکی 30 نانومتر را انجام داد. هم چنین برای تعیین ساختار و جهت کریستالی اجزایی به کوچکی 30 نانومتر و تهیه تصویر صفحات کریستالی با فاصله بیشتر از 0.12 نانومتر از یکدیگر از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می شود.

کاربرد میکروسکوپ الکترونی عبوری در تعیین خصوصیات ریزساختاری فلزات، سرامیک ها، مواد زمین شناسی، پلیمر ها و مواد بیولوژیکی، در بزرگنمایی بسیار زیاد و شناسایی (ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری)، فازهای غیر آلی، رسوبات و آلودگی ها است.

نمونه های که توسط TEM مورد بررسی قرار می گیرند به نمونه هایی جامد از فلزات، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها، مواد بیولوژکی و نظایر آن ها هستند. این نمونه معمولا به شکل دیسکس با قطر 3 ملیمتر و ضخامت تقریبی 5 میکرون هستند. برای تهیه این نمونه ها باید برش هایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش یا آسیاب یونی نازک شود تا مناطقی از نمونه اجازه عبور الکترون ها را بدهد. مناطق شفاف نسبت به پرتو الکترونی، معمولا کمتر از 100 نانومتر ضخامت دارند. نمونه های پودر، غالبا روی یک زیرساخت نازک کربنی پخش می شوند.

از محدودیت های میکروسکوپ الکترونی عبوری می توان به موارد زیر اشاره  کرد:

1- نمونه سازی خسته کننده است و ممکن است یافتن یک روش مناسب و تهیه نمونه ، هفته ها طول بکشد.

2- قدرت تفکیک تصویر حدود 0.2 نانو متر است.

3- حداقل اندازه ناحیه آنالیز شده قطر 30 نانومتر دارد. حد حساسیت تقریبا 0.5 تا 1 درصد وزنی است. صحت آنالیز کمی به طور نسبی حدود 5 تا 15 درصد است. در میکروسکوپ های متداول، آنالیز کمی معمولا فقط برای عناصری با عدد اتمی بیشتر از 11 امکان پذیر است. بعضی دستگاه ها حتی به صورت کیفی هم فقط عناصری با عدد اتمی بیشتر از 11 را می توانند شناسایی کنند. در عین حال، آشکارساز های بدون پنجره یا آشکارساز های با پنجره های بسیار نازک از فرموار (formvar) یا پلیمرهای دیگر وجود دارند که محدوده آنالیزی را تا بور گسترش می دهند.

4- حداقل ناحیه آنالیز شده در حدود 30 نانومتر قطر دارد. شناسایی ساختار بلوری به فاز ها و ترکیباتی محدود می شود که در جداول فایل پراش پودری ذکر شده اند. تعیین کامل گروه های نقطه ای و فضایی تنها با استفاده از تکنیک های خاص میکروپراش امکان دارد.

5- زمان تقریبی آزمایش از 3 تا 30 ساعت برای هر نمونه (بدون احتساب زمان اماده سازی) متغییر است.

تجهیزات میکروسکوپ الکترونی عبوری

در میکروسکوپ الکترونی عبوری، تابش 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 عدسی 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.

 

 

مقایسه میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ نوری

به طور کلی میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشابه میکروسکوپ نوری (OM) است با این تفاوت که در آن به جای نور با طول موج حدود 5000 آنگستروم از الکترون هایی با طول موج حدود 0.05 آنگستروم برای روشن کردن نمونه استفاده می شود. این امر به میکروسکوپ امکان می دهد که از نظر تئوری دارای قدرت تفکیک 100000 بار بهتر از میکروسکوپ نوری شود. اما در عمل به علت محدودیت های مربوط به طراحی عدسی ها و روش های نمونه گیری، قدرت تفکیک تنها به 2 آنگستروم می رسد که به نسبتی در حدود 1000 مرتبه از قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری بهتر است. در کارهای روزمره قدرت تفکیک TEM حدود 10 آنگستروم است. قدرت زیاد میکروسکوپ عبوری در مقایسه با میکروسکوپ نوری امکان کاربرد آن برای بررسی ریزساختار فلزات را فراهم می سازد. زیرا امکان مشاهده اجزای نمونه تا ابعاد اتمی را میسر می نماید.

این قدرت تفکیک مسلما بدون زحمت و صرف وقت قابل دستیابی نیست، اما به هر حال در دسترس متالورژیست ها قرار دارد. بزرگنمایی زیاد نیز برای استفاده کامل از قدرت تفکیک میکروسکوپ ضروری است. بزرگنمایی زیاد نیز برای استفاده کامل از قدرت تفکیک میکروسکوپ ضروری است. با وجود این حتی با بزرگنمایی های حدود 1000 نیز نتایج TEM به مراتب روشن تر از نتایج میکروسکوپ نوری است.

مقایسه OM و SEM با TEM

SEM TEM OM

 

میکروسکوپ الکترونی عبوری مجازی

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

یوسف خرازی، ابزار شناسایی ساختار مواد، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، 1380.

پیروز مرعشی، سعید کاویانی، حسین سرپولکی و علیرضا ذوالفقاری، اصول و کاربرد میکروسکوپ های الکترونی و روش های نوین آنالیز ابزار شناسایی دنیای نانو، مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، 1383.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

میکروسکوپ الکترونی عبوری از دید wikipedia.org

Transmission electron microscopy (TEM) is a microscopy technique whereby a beam of electrons is transmitted through an ultra thin specimen, interacting with the specimen as it passes through. An image is formed from the interaction of the electrons transmitted through the specimen; the image is magnified and focused onto an imaging device, such as a fluorescent screen, on a layer of photographic film, or to be detected by a sensor such as a CCD camera. TEMs are capable of imaging at a significantly higher resolution than light microscopes, owing to the small de Broglie wavelength of electrons. This enables the instrument's user to examine fine detail—even as small as a single column of atoms, which is tens of thousands times smaller than the smallest resolvable object in a light microscope. TEM forms a major analysis method in a range of scientific fields, in both physical and biological sciences. TEMs find application in cancer research, virology, materials science as well as pollution, nanotechnology, and semiconductor research...more

میکروسکوپ الکترونی عبوری از دید nobelprize.org

The transmission electron microscope (TEM) operates on the same basic principles as the light microscope but uses electrons instead of light. What you can see with a light microscope is limited by the wavelength of light. TEMs use electrons as light source and their much lower wavelength makes it possible to get a resolution a thousand times better than with a light microscope. You can see objects to the order of a few angstrom (10-10 m). For example, you can study small details in the cell or different materials down to near atomic levels. The possibility for high magnifications has made the TEM a valuable tool in both medical, biological and materials research...more

میکروسکوپ الکترونی عبوری از دید uq.edu.au

The Transmission Electron Microscope (TEM) allows the user to determine the internal structure of materials, either of biological or non-biological origin. Materials for TEM must be specially prepared to thicknesses which allow electrons to transmit through the sample, much like light is transmitted through materials in conventional optical microscopy. Because the wavelength of electrons is much smaller than that of light, the optimal resolution attainable for TEM images is many orders of magnitude better than that from a light microscope. Thus, TEMs can reveal the finest details of internal structure - in some cases as small as individual atoms. Magnifications of 350,000 times can be routinely obtained for many materials, whilst in special circumstances, atoms can be imaged at magnifications greater than 15 million times...more

بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و صنایع سرمایشی و گرمایشی مشهد 97
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی مشهد 97 &n ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97   ...بیشتر
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97 ...بیشتر
هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
  درباره همایش با توجه به تغییر و تحولات هر کشوری در مسیر توسعه ا ...بیشتر
دریافت لوح تقدیر هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
پاکمن مفتخر به دریافت لوح تقدیر و گواهینامه هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق ...بیشتر
هشتمین دوره نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96
عنوان: نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96 شهر:  ...بیشتر
سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی
عنوان: سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی شهر: ق ...بیشتر
اولین نیروگاه خورشیدی یزد به بهره برداری رسید
اولین نیروگاه خورشیدی استان یزد با حضور اسحاق جهانگیری معاون اول رییس جمهور و جم ...بیشتر
دهمین دوره نمایشگاه بین المللی انرژی نو، تجدیدپذیر، بهره وری و صرفه جویی تهران 96
عنوان: دهمین دوره نمایشگاه بین المللی انرژی نو، تجدیدپذیر، بهره وری و صرفه ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر