투과전자현미경의 작동 원리 및 응용
투과전자현미경(TEM, 줄여서 TEM)은 광학현미경으로는 명확하게 볼 수 없는 {{0}}.2um 미만의 미세한 구조를 볼 수 있습니다. 이러한 구조를 Ultrastructure 또는 Ultrastructure라고합니다. 이러한 구조를 명확하게 보려면 현미경의 분해능을 향상시키기 위해 더 짧은 파장의 광원을 선택해야 합니다. 루스카는 1932년에 전자빔을 광원으로 하는 투과전자현미경을 발명했습니다. 전자빔의 파장은 가시광선이나 자외선에 비해 훨씬 짧으며, 전자빔의 파장은 전압의 제곱근에 반비례합니다. 방출된 전자빔의 즉, 전압이 높을수록 파장은 짧아집니다. 현재 TEM의 분해능은 0.2nm에 도달할 수 있습니다.
투과전자현미경의 작동 원리는 전자총에서 방출된 전자빔이 진공 채널에 있는 거울 본체의 광축을 따라 콘덴서를 통과한 다음 이를 통해 선명하고 밝고 균일한 광점으로 수렴된다는 것입니다. 시료실에서 시료를 비추는 콘덴서; 샘플을 통과하는 전자빔은 밀도가 높은 영역을 통과하는 전자의 수가 적고 희박한 영역을 통과하는 전자의 양이 많아 샘플 내부의 구조 정보를 전달합니다. 대물렌즈의 초점을 맞추고 1차 배율을 맞춘 후, 전자빔은 종합 배율 이미징을 위해 중간 렌즈와 하위 레벨의 첫 번째 및 두 번째 투영 거울로 들어갑니다. 증폭된 전자 이미지는 최종적으로 관찰실의 형광 스크린 플레이트에 투사됩니다. 형광 스크린은 사용자가 관찰할 수 있도록 전자 이미지를 가시광선 이미지로 변환합니다. 이 섹션에서는 각 시스템의 주요 구조와 원리를 개별적으로 소개합니다.
투과전자현미경의 이미징 원리
투과전자현미경의 이미징 원리는 세 가지 경우로 나눌 수 있습니다.
1. 흡수 이미지: 질량과 밀도가 높은 시료에 전자가 방출될 때 주요 상 형성은 산란입니다. 시료에서 질량과 두께가 큰 부분은 전자의 산란 각도가 크고, 통과하는 전자의 수가 적어서 이미지의 밝기가 어두워집니다. 초기 투과전자현미경은 이 원리에 기초를 두었습니다.
2. 회절 이미지: 전자빔이 샘플에 의해 회절된 후 샘플의 다양한 위치에서 회절파의 진폭 분포는 샘플의 결정 각 부분의 다양한 회절 능력에 해당합니다. 결정학적 결함이 나타나면 결함 부분의 회절 능력이 전체 영역과 다르기 때문에 결정학적 결함의 분포를 반영하여 회절파의 진폭 분포가 고르지 않게 됩니다.
3. 위상 이미지: 시료가 100Å보다 얇으면 전자가 시료를 통과할 수 있어 파동의 진폭 변화를 무시할 수 있습니다. 이미징은 위상 변화에서 비롯됩니다.
투과전자현미경의 사용
투과전자현미경은 재료과학과 생물학에서 널리 사용됩니다. 물체에 의한 산란 또는 흡수에 대한 전자의 민감성으로 인해 침투력이 낮고 샘플의 밀도, 두께 및 기타 요인이 최종 이미징 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 더 얇은 초박형 슬라이스(보통 50-100nm)를 준비해야 합니다. 따라서 투과전자현미경으로 관찰한 시료는 매우 얇게 처리해야 합니다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 초박형 절편법, 동결 초박형 절편법, 동결 에칭법, 동결 파쇄법 등이 있습니다. 액체 시료의 경우 일반적으로 전처리된 구리 와이어 메쉬를 걸어 관찰합니다.
