Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), z różnymi trybami obrazowania i możliwościami analitycznymi, jest obecnie niezbędnym narzędziem do charakteryzacji chemicznej i strukturalnej w nanoskali wszystkich rodzajów materiałów. Materiały będące dziedzictwem kulturowym nie różnią się zasadniczo od innych materiałów poza tym, że są bardziej heterogeniczne, o bardziej złożonej i niedoskonałej strukturze. Ponadto wiele z nich zawiera nanocząsteczki lub ma nanoskalową strukturę, co ma znaczący wpływ na ich właściwości fizyczne lub jest bogate w informacje dotyczące ich wytwarzania.
Do czego wykorzystuje się TEM?
Transmisyjny mikroskop elektronowy jest bardzo potężnym narzędziem w materiałoznawstwie. Wiązka elektronów o wysokiej energii jest przepuszczana przez bardzo cienką próbkę, a interakcje między elektronami i atomami można wykorzystać do obserwacji cech, takich jak struktura krystaliczna i cechy struktury, takie jak dyslokacje i granice ziaren. Można również przeprowadzić analizę chemiczną. TEM można wykorzystać do badania wzrostu warstw, ich składu i defektów w półprzewodnikach. Wysoka rozdzielczość może być wykorzystana do analizy jakości, kształtu, rozmiaru i gęstości studni kwantowych, drutów i kropek.
TEM działa na tych samych podstawowych zasadach, co mikroskop świetlny, ale wykorzystuje elektrony zamiast światła. Ponieważ długość fali elektronów jest znacznie mniejsza niż długość fali światła, optymalna rozdzielczość obrazów TEM jest o wiele rzędów wielkości lepsza niż w przypadku mikroskopu świetlnego. W ten sposób TEM mogą ujawnić najdrobniejsze szczegóły struktury wewnętrznej – w niektórych przypadkach tak małe, jak pojedyncze atomy.
Obrazowanie
Wiązka elektronów z działa elektronowego jest skupiana w małą, cienką, spójną wiązkę za pomocą soczewki kondensora. Ta wiązka jest ograniczona przez aperturę kondensatora, która wyklucza elektrony o dużym kącie. Wiązka następnie uderza w próbkę, a jej części są transmitowane w zależności od grubości i przezroczystości elektronowej próbki. Ta transmitowana część jest ogniskowana przez soczewkę obiektywu na obraz na ekranie fosforowym lub w aparacie ze sprzężeniem ładunkowym (CCD).
Obraz uderza w ekran fosforowy i generowane jest światło, dzięki czemu użytkownik może zobaczyć obraz. Ciemniejsze obszary obrazu reprezentują te obszary próbki, przez które przechodzi mniej elektronów, podczas gdy jaśniejsze obszary obrazu reprezentują te obszary próbki, przez które przepuszczanych jest więcej elektronów.
