Microscopía electrónica de transmisión (TEM)es una herramienta de investigación indispensable en campos como la ciencia de los materiales y la nanotecnología. Para los investigadores que son nuevos en TEM, comprender sus principios y operaciones básicas es crucial para la utilización eficiente de este equipo. Las pruebas de TEM se centran principalmente en las características de la microestructura de los materiales, incluida la distribución de elementos, la composición de fase, los defectos de cristal, etc. Estas características se manifiestan a nivel microscópico como el tamaño, la forma, la distribución de diferentes granos de fase, así como la densidad y distribución de defectos cristales. A través de TEM, los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de la estructura interna de los materiales, evaluando así sus propiedades y posibles aplicaciones.
En comparación con otros instrumentos analíticos, como espectrómetros, difractómetros de rayos X, etc., la mayor ventaja de TEM es su resolución espacial ultra alta. TEM no solo puede detectar la composición elemental de los materiales, sino también analizar la estructura cristalina a nivel atómico, logrando la observación in situ. Esta habilidad hace que TEM sea una herramienta insustituible en la investigación a nanoescala. Como una institución de pruebas y análisis de terceros que proporciona pruebas, identificación, certificación y servicios de investigación y desarrollo, el Laboratorio Jinjian no solo tiene un equipo técnico profesional, sino que también está equipado con equipos de prueba avanzados para proporcionarle servicios de pruebas TEM precisos.
La razón por la cual TEM puede lograr una alta resolución de nivel atómico es porque utiliza un haz de electrones de alta velocidad con una longitud de onda extremadamente corta como fuente de iluminación. La resolución de los microscopios ópticos ordinarios está limitada por la longitud de onda del haz de iluminación, mientras que la longitud de onda del haz de electrones es mucho más corta que la luz visible, por lo que la resolución de TEM es mucho más alta que la de los microscopios tradicionales. Además, la dualidad de partículas de onda de los haces de electrones permite que TEM alcance la imagen de los materiales a nivel atómico.
Lo básicoestructura y función de TEM
La estructura básica de TEM incluye componentes clave como pistola de electrones, condensador, etapa de muestra, lente objetivo, espejo intermedio y espejo de proyección. La pistola de electrones genera un haz de electrones de alta velocidad, que se centra en una lente de condensador. La etapa de muestra lleva y posiciona con precisión la muestra, y la lente objetivo y el espejo intermedio magnifican aún más la imagen de la muestra. El espejo de proyección proyecta la imagen ampliada en una pantalla o detector fluorescente. El trabajo colaborativo de estos componentes permite lograr imágenes de alta magnificación y análisis de muestras.
TEM tiene principalmente tres modos de trabajo: modo de imagen de aumento, modo de difracción de electrones y modo de transmisión de barrido (STEM). En el modo de imagen de aumento, TEM es similar a los microscopios ópticos tradicionales para obtener la imagen de morfología de la muestra; En el modo de difracción de electrones, TEM captura el patrón de difracción de la muestra, reflejando su estructura cristalina; En el modo STEM, TEM escanea el punto de muestra por punto enfocando el haz de electrones y recolecta señales con un detector para lograr imágenes de mayor resolución.
Diferencias en la imagen TEM: imagen de campo brillante, imagen de campo oscuro, imagen central de campo oscuro
Imagen del campo brillante: solo permite que el haz transmitido pase a través de la apertura objetivo para las imágenes, mostrando la estructura general de la muestra.
Imagen de campo oscuro e imagen central de campo oscuro: los haces de difracción específicos pasan a través de la apertura objetivo, y la imagen central de campo oscuro enfatiza la imagen del haz de difracción a lo largo de la dirección del eje de transmisión, generalmente con una mejor calidad de imagen.
Las aberraciones de TEM son los principales factores que limitan la resolución de los microscopios electrónicos, incluida la aberración esférica, la aberración cromática y el astigmatismo. La aberración esférica es causada por la diferencia en la potencia refractiva de los electrones en las regiones centrales y de borde de una lente magnética, la aberración cromática se debe a la dispersión de la energía de los electrones, y el astigmatismo es causado por la naturaleza no axisimétrica del campo magnético. La diferencia de difracción es causada por el efecto de difracción de Fraunhofer en la abertura.
Tipo de contraste de TEM
El contraste del TEM es causado por la dispersión generada por la interacción entre electrones y materia, incluido el contraste de espesor, contraste de difracción, contraste de fase y contraste Z. Contraste de espesor: reflejar las características de la superficie y las características morfológicas de la muestra, causadas por las diferencias en el número atómico y el grosor de las diferentes micro regiones de la muestra. Contraste de difracción: Debido a las diferentes orientaciones cristalográficas dentro de la muestra, que se ajustan a diferentes condiciones de Bragg, la intensidad de difracción varía de un lugar a otro. Contraste de fase: cuando la muestra es lo suficientemente delgada, la diferencia de fase de la onda del haz de electrones que penetran en la muestra produce contraste, que es adecuado para imágenes de alta resolución. Z-Contraste: en modo STEM, el brillo de la imagen es proporcional al cuadrado del número atómico y es adecuado para observar la distribución de elementos. Al dominar estos conocimientos fundamentales, los usuarios de TEM pueden utilizar de manera más efectiva esta herramienta para el análisis de materiales de microestructura.
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