透過型電子顕微鏡の動作原理
透過型電子顕微鏡 (Transmission Electron Microscope、略して TEM) は、光学顕微鏡でははっきりと見えない {{0}}.2um 以下の微細構造を見ることができます。 これらの構造は、サブマイクロ構造または超微細構造と呼ばれます。 これらの構造をはっきりと見るには、より短い波長の光源を選択して顕微鏡の解像度を高める必要があります。 1932 年、Ruska は電子ビームを光源とする透過型電子顕微鏡を発明しました。 電子線の波長は可視光や紫外光に比べてはるかに短く、電子線の波長は放出される電子線の電圧の平方根に反比例する、つまり電圧が高いほど。 波長が短くなります。 現在、TEM の分解能は 0.2 nm に達しています。
透過型電子顕微鏡の動作原理は、電子銃から放出された電子ビームが真空チャネル内のミラー本体の光軸に沿ってコンデンサーを通過し、コンデンサーによってシャープで明るく均一な光点に凝縮されることです。 、サンプル チャンバー内のサンプルを照らします。 の上; サンプルを通過した後の電子ビームは、サンプル内の構造情報を運び、サンプルの密な部分を通過する電子の量は少なく、疎な部分を通過する電子の量は多くなります。 対物レンズの焦点合わせと一次拡大の後、電子ビームは下段に入る中間レンズと第1および第2の投影ミラーによって総合的な拡大結像を行い、最終的に拡大された電子像が観察室の蛍光スクリーンに投影されます。 ; 蛍光スクリーンは、ユーザーが観察できるように、電子画像を可視光画像に変換します。 ここでは、各システムの主な構造と原理をそれぞれ紹介します。
透過型電子顕微鏡のイメージング原理
透過型電子顕微鏡のイメージング原理は、次の 3 つの状況に分けることができます。
1. 吸収イメージ: 電子が質量と密度の高いサンプルに衝突するとき、主な相形成効果は散乱です。 試料の質量と厚さが大きいほど、電子の散乱角度が大きくなり、通過する電子が少なくなり、画像の明るさが暗くなります。 初期の透過型電子顕微鏡は、この原理に基づいていました。
2. 回折像: 電子ビームが試料によって回折された後、試料の異なる位置での回折波の振幅分布は、試料内の結晶の各部分の異なる回折力に対応します。 回折波の振幅分布は一様ではなく、結晶欠陥の分布を反映しています。
3. 位相像: 試料が 100 Å より薄い場合、電子は試料を通過でき、波の振幅の変化は無視でき、イメージングは位相変化から得られます。
透過型電子顕微鏡の用途
透過型電子顕微鏡は、材料科学と生物学で広く使用されています。 電子は物体によって容易に散乱または吸収されるため、透過性が低く、サンプルの密度と厚さが最終的なイメージング品質に影響します。 通常50-100 nmの、より薄い超薄切片を準備する必要があります。 そのため、透過型電子顕微鏡観察用の試料は非常に薄く加工する必要があります。 一般的に使用される方法は、超薄切片、凍結超薄切片、凍結エッチング、凍結破砕などです。 液体サンプルの場合、通常、前処理された銅グリッドにぶら下がって観察されます。
