Microscopia eletrônica de transmissão (TEM)é uma ferramenta de pesquisa indispensável em áreas como ciência de materiais e nanotecnologia. Para pesquisadores que são novos no TEM, entender seus princípios e operações básicos é crucial para a utilização eficiente deste equipamento. O teste de TEM se concentra principalmente nas características da microestrutura dos materiais, incluindo distribuição de elementos, composição de fases, defeitos de cristal, etc. Essas características são manifestadas no nível microscópico como tamanho, forma, distribuição de diferentes grãos de fase, bem como a densidade e distribuição dos defeitos de cristal. Através do TEM, os pesquisadores podem obter uma compreensão mais profunda da estrutura interna dos materiais, avaliando assim suas propriedades e possíveis aplicações.
Comparado com outros instrumentos analíticos, como espectrômetros, difratômetros de raios-X, etc., a maior vantagem do TEM é sua resolução espacial ultra-alta. O TEM pode não apenas detectar a composição elementar dos materiais, mas também analisar a estrutura cristalina no nível atômico, alcançando a observação in situ. Essa habilidade faz do TEM uma ferramenta insubstituível na pesquisa em nanoescala. Como uma instituição de teste e análise de terceiros que fornece testes, identificação, certificação e serviços de pesquisa e desenvolvimento, o Jinjian Laboratory não apenas possui uma equipe técnica profissional, mas também está equipada com equipamentos de teste avançados para fornecer serviços de teste de TEM precisos.
A razão pela qual o TEM pode atingir a alta resolução do nível atômico é porque usa um feixe de elétrons de alta velocidade com comprimento de onda extremamente curto como fonte de iluminação. A resolução dos microscópios ópticos ordinários é limitada pelo comprimento de onda do feixe de iluminação, enquanto o comprimento de onda do feixe de elétrons é muito mais curto que a luz visível, portanto a resolução do TEM é muito maior que a dos microscopos tradicionais. Além disso, a dualidade de partículas de onda das vigas de elétrons permite a TEM para obter imagens de nível atômico de materiais.
O básicoestrutura e função do TEM
A estrutura básica do TEM inclui componentes -chave, como pistola de elétrons, condensador, estágio da amostra, lente objetiva, espelho intermediário e espelho de projeção. A pistola de elétrons gera um feixe de elétrons de alta velocidade, focado por uma lente condensadora. O estágio da amostra carrega e posiciona com precisão a amostra, e a lente objetiva e o espelho intermediário ampliam ainda mais a imagem da amostra. O espelho de projeção projeta a imagem ampliada em uma tela ou detector fluorescente. O trabalho colaborativo desses componentes permite que a TEM obtenha alta ampliação de imagens e análises de amostras.
O TEM possui principalmente três modos de trabalho: modo de imagem de ampliação, modo de difração de elétrons e modo de transmissão de varredura (STEM). No modo de imagem de ampliação, o TEM é semelhante aos microscópios ópticos tradicionais para obter a imagem morfologia da amostra; No modo de difração de elétrons, o TEM captura o padrão de difração da amostra, refletindo sua estrutura cristalina; No modo STEM, o TEM digitaliza o ponto de amostra a ponto, concentrando o feixe de elétrons e coleta sinais com um detector para obter uma imagem de maior resolução.
Diferenças na imagem TEM: imagem de campo brilhante, imagem de campo escuro, imagem central de campo escuro
Imagem de campo brilhante: permite apenas que o feixe transmitido passe através da abertura objetiva da imagem, exibindo a estrutura geral da amostra.
Imagem do campo escuro e imagem central do campo escuro: feixes de difração específicos passam pela abertura objetiva, e a imagem central do campo escuro enfatiza a imagem do feixe de difração ao longo da direção do eixo de transmissão, geralmente com melhor qualidade de imagem.
As aberrações do TEM são os principais fatores que limitam a resolução dos microscópios eletrônicos, incluindo aberração esférica, aberração cromática e astigmatismo. A aberração esférica é causada pela diferença na potência refrativa dos elétrons nas regiões central e borda de uma lente magnética, a aberração cromática se deve à dispersão da energia eletrônica, e o astigmatismo é causado pela natureza não axissimétrica do campo magnético. A diferença de difração é causada pelo efeito de difração de Fraunhofer na abertura.
Tipo de contraste de TEM
O contraste do TEM é causado pela dispersão gerada pela interação entre elétrons e matéria, incluindo contraste de espessura, contraste de difração, contraste de fase e contraste z. Contraste de espessura: refletindo as características da superfície e as características morfológicas da amostra, causadas pelas diferenças no número atômico e na espessura de diferentes regiões da amostra. Contraste de difração: devido às diferentes orientações cristalográficas dentro da amostra, que estão em conformidade com diferentes condições de Bragg, a intensidade da difração varia de um lugar para outro. Contraste de fase: Quando a amostra é fina o suficiente, a diferença de fase da onda de feixe de elétrons que penetra na amostra produz contraste, o que é adequado para imagens de alta resolução. Z-Contraste: No modo STEM, o brilho da imagem é proporcional ao quadrado do número atômico e é adequado para observar a distribuição de elementos. Ao dominar esses conhecimentos fundamentais, os usuários do TEM podem utilizar com mais eficácia essa ferramenta para análise de microestrutura de materiais.
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