Obraz w mikroskopie – transmisyjny mikroskop elektronowy 

Tworzenie obrazu w mikroskopie elektronowym uzyskuje się przez rozpraszanie elektronów. Oddziaływanie między wiązką elektronów pierwotnych a próbką skutkuje zmianą energii i/lub trajektorii bez zmiany jej energii kinetycznej. Elektrony wstecznie rozproszone są przykładem rozpraszania sprężystego. Rozpraszanie nieelastyczne występuje, gdy elektron przenosi pewną energię kinetyczną atomów próbki. Przykładami rozpraszania nieelastycznego są elektrony wtórne, elektrony ślimakowe i elektrony przenoszone.

Jak działa TEM?

Źródło elektronów na górze mikroskopu MikroskopElektronowy.pl emituje elektrony, które przechodzą przez próżnię w kolumnie mikroskopu. Soczewki elektromagnetyczne są używane do skupiania elektronów w bardzo cienką wiązkę, która jest następnie kierowana przez badaną próbkę. Elektrony przechodzące przez próbkę uderzają następnie w detektor. Tradycyjne obrazowanie w jasnym polu polega na rozpraszaniu i znikaniu padających elektronów z wiązki w zależności od gęstości składu i orientacji kryształów próbki.

Intensywność nierozproszonych elektronów powoduje powstanie „obrazu cienia” próbki, z różnymi częściami próbki wyświetlanymi w różnej ciemności w zależności od gęstości. Obracając próbkę i wykonując wiele zdjęć przy każdym obrocie, możliwe jest również zbudowanie trójwymiarowej reprezentacji próbki (tomografia). Strukturę krystaliczną próbek o regularnej strukturze atomowej (materiał krystaliczny) można również analizować metodą dyfrakcji elektronów. Dodatnia interferencja w tylnej płaszczyźnie ogniskowej prowadzi do dyskretnych miejsc lokalizacji elektronów, które można następnie wizualizować, mapując tylną płaszczyznę ogniskową na aparat do obrazowania. Wzory dyfrakcyjne można następnie wykorzystać do analizy struktury krystalicznej próbki.

Emisja promieniowania

Emisję promieniowania rentgenowskiego w wyniku oddziaływania pierwotnej wiązki elektronów z próbką można również wykryć za pomocą spektrometru z dyspersją energii (EDS) w TEM. Ponieważ powstałe energie promieniowania rentgenowskiego są charakterystyczne dla struktury atomowej pierwiastka, z którego pochodzą, wygenerowane widma można wykorzystać do identyfikacji pierwiastków składowych. Możliwe jest również zmierzenie utraty energii spowodowanej nieelastycznym rozpraszaniem elektronów w transmisji próbki (EELS). Informacje te można wykorzystać do wnioskowania o składzie pierwiastkowym, wiązaniu chemicznym, właściwościach elektronowych pasma walencyjnego i przewodnictwa.