Mikroskop Elektron Penghantaran (TEM)
Mikroskop Elektron Penghantaran
Menggunakan Elektron untuk Meneroka Dunia Mikro
Untuk memenuhi rasa ingin tahu ini, banyak ciptaan telah dicipta. Salah satunya ialah mikroskop optik. Mata manusia boleh membezakan objek sehingga kira-kira 0.2 mm. Mikroskop optik mendedahkan objek kecil, yang sebaliknya tidak dapat dilihat oleh mata manusia, dengan membesarkannya dengan bantuan gabungan kanta kaca. Jika kita menaikkan kadar penguatan (pembesaran) mikroskop optik lebih tinggi dan lebih tinggi, bolehkah kita melihat atom? Malangnya, jawapannya ialah "TIDAK." Mikroskop optik menggunakan cahaya sebagai pencahayaan, jadi mereka mempunyai keupayaan terhad untuk membezakan struktur kecil (resolusi). Mereka tidak dapat membezakan mana-mana struktur yang lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya.
Jurutera, seperti Ruska di Jerman, melanggar had ini. Mereka mencipta "mikroskop elektron", yang menggunakan pancaran elektron sebagai sumber pencahayaan dan bukannya cahaya. Itu membolehkan kita memerhati struktur kecil pada pembesaran yang jauh lebih baik daripada yang mungkin dengan mikroskop optik. Kini adalah mungkin untuk membezakan susunan atom dalam bahan.
Mikroskop elektron membolehkan pemerhatian yang jelas terhadap struktur mikro, yang tidak mungkin dilakukan dengan mikroskop optik. Selain itu, mereka juga memungkinkan untuk menganalisis struktur bahan dan mendapatkan maklumat tahap atom dengan menggunakan pancaran elektron. Mikroskop elektron ialah ciptaan pembuatan zaman yang digunakan di seluruh dunia untuk menyiasat dunia atom yang tidak dapat kita bayangkan.
Perbezaan antara Rasuk Elektron dan Cahaya
Ciri elektron ialah ia tidak boleh bergerak bebas di udara. Walau bagaimanapun, mereka boleh bergerak dengan bebas dalam vakum. Atas sebab ini, vakum dikekalkan di dalam lajur mikroskop elektron; sesuatu yang tidak diperlukan untuk mikroskop optik.
Spesimen diterangi oleh pancaran elektron yang dipercepatkan oleh alat yang dipanggil pistol elektron. Elektron ini sama ada menembusi spesimen atau menyebabkan penyerakan. Dengan menumpu dan mencapah elektron ini secara selektif dengan kanta elektron (medan elektrik dan magnet memesongkan pancaran elektron untuk membentuk imej, dengan cara yang sama kanta kaca memesongkan cahaya untuk mikroskop optik), imej yang diperbesarkan terbentuk pada permukaan pendarfluor yang diletakkan di bawah rasuk dan spesimen.
Rasuk elektron ialah aliran elektron yang dihasilkan dalam vakum dengan memanaskan atau dengan menggunakan medan elektrik yang kuat pada filamen halus, dan mempunyai sifat "gelombang", dengan panjang gelombang yang lebih pendek daripada cahaya yang boleh dilihat. Daripada kaca, kanta mikroskop elektron adalah gabungan elektromagnet yang dibina untuk membentuk kanta medan magnet.
Rajah 1. Riak yang disebabkan oleh perbezaan magnitud ombak
Seperti yang dijelaskan di atas, keupayaan untuk membezakan struktur kecil, iaitu resolusi, sebahagian besarnya bergantung pada panjang gelombang "gelombang" yang digunakan untuk menerangi spesimen.
Sifat "gelombang" ini mungkin mudah difahami dengan membandingkannya dengan corak gelombang yang timbul apabila batu kecil dilemparkan ke dalam tasik. Andaikan ombak di permukaan air bersentuhan dengan batu yang menonjol di atas permukaan. Jika batu lebih besar daripada panjang antara puncak gelombang (panjang gelombang), maka corak gelombang tidak berterusan di belakang batu (Rajah,1). Ini mencipta bayang-bayang. Sekiranya batu itu lebih kecil daripada panjang gelombang, bagaimanapun, corak gelombang tidak akan terganggu di belakang batu dan tiada bayang-bayang. Dalam kes ini, kewujudan batu itu tidak dapat dikesan.
Manakala panjang gelombang cahaya yang boleh dilihat ialah 400 hingga 800 nm (1 nanometer ialah satu 100,000 daripada 0.1mm), panjang gelombang pancaran elektron, yang digunakan sebagai sumber cahaya dalam mikroskop elektron, berbeza-beza bergantung kepada voltan pecutan. Voltan pecutan yang biasa digunakan ialah 100 hingga 200 kV (bersamaan dengan panjang gelombang 0.0037nm hingga 0.0025nm).
Panjang gelombang ini jauh lebih pendek daripada cahaya, dan mencukupi untuk membezakan susunan atom (beberapa nanometer). Untuk mikroskop optik gabungan kanta dipelbagaikan untuk mengubah pembesaran. Sebaliknya, untuk mikroskop elektron, keamatan arus elektrik yang dihantar ke elektromagnet diubah untuk mengubah keamatan medan magnet. Ini sepadan dengan perubahan ketebalan kanta cembung. Malah, dengan memanipulasi arus elektrik, pembesaran boleh dikawal secara bebas.
Satu lagi ciri "pembelauan elektron"
Satu lagi ciri hebat mikroskop elektron ialah corak pembelauan elektron boleh diperolehi.
Ini adalah maklumat penting yang mendedahkan sifat bahan (spesimen), terutamanya, susunan atomnya. Maklumat yang sama boleh diperoleh menggunakan sinar-X, tetapi ia tidak mempunyai korelasi dengan imej kawasan yang disinari. Mikroskop elektron membolehkan imej diperhatikan pada pembesaran tinggi dan analisis pembelauan pada skala nanometer untuk dilakukan untuk kawasan penyinaran yang sama.
Elektron yang digunakan untuk menerangi spesimen yang sangat nipis, akan bertaburan semasa menembusinya. Proses ini memberikan corak pembelauan elektron dan kaedah pembelauan elektron boleh mendedahkan susunan molekul dan atom dalam spesimen kristal. Teknik ini memainkan peranan penting dalam bidang sains material.