Construção e trabalho de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM)

Construção:

Um TEM consiste em vários componentes -chave:

1. Pistola de elétrons:
- gera um feixe de elétrons de alta energia.
- normalmente usa um filamento de tungstênio aquecido como fonte de elétrons.
- Os elétrons são acelerados por uma alta tensão (normalmente 100-300 kV).

2. Sistema de lente do condensador:
- Concentra o feixe de elétrons na amostra.
- Permite o controle da intensidade e tamanho do feixe.

3. Estágio da amostra:
- segura o espécime, geralmente fatias finas ou filmes.
- Permite movimentos precisos e inclinação da amostra.

4. Lente objetiva:
- A lente mais importante do sistema.
- cria uma imagem ampliada da amostra.
- tem uma distância focal muito curta para alta resolução.

5. Lente intermediária:
- retransmite a imagem da lente objetiva para a lente do projetor.
- pode ser usado para ajustar a ampliação e o contraste da imagem.

6. Lente do projetor:
- Amplia ainda mais a imagem e a projeta na tela de visualização ou em uma câmera digital.

7. Visualizando tela/detector:
- Exibe a imagem final.
- pode ser uma tela fluorescente ou uma câmera digital.

8. Sistema de vácuo:
- Mantém um alto vácuo na coluna do microscópio.
- Impede a dispersão do feixe de elétrons por moléculas de ar.

9. Fonte de alimentação:
- Fornece a alta tensão necessária para a pistola de elétrons.
- Também fornece energia às lentes e outros componentes.

funcionando:

1. Geração de feixe de elétrons:
- A pistola de elétrons emite um feixe de elétrons de alta energia.

2. Foco do feixe:
- As lentes do condensador concentram o feixe no espécime.

3. Interação da amostra:
- O feixe de elétrons interage com a amostra.
- Alguns elétrons passam pela amostra, enquanto outros estão espalhados.

4. Formação da imagem:
- A lente objetiva amplia a imagem formada pelos elétrons dispersos e transmitidos.
- As lentes intermediárias e do projetor ampliam ainda mais a imagem.

5. Visualização da imagem:
- A imagem é exibida na tela de visualização ou capturada por uma câmera digital.

Formação de imagem em TEM:

O TEM depende da dispersão de elétrons pela amostra. Materiais diferentes têm diferentes habilidades de espalhamento:

- átomos pesados ​​ Espalhe elétrons mais fortemente do que os átomos de luz.
- Materiais densos Espalhe elétrons mais fortemente do que materiais menos densos.

espalhamento de elétrons:
- Espalhamento elástico:os elétrons mudam de direção, mas não a energia.
- Espalhamento inelástico:Os elétrons perdem energia para a amostra.

Contraste de imagem:
- O contraste da imagem é determinado pela diferença na dispersão entre diferentes partes da amostra.
- Áreas com dispersão de elétrons altas parecem escuras, enquanto as áreas com dispersão baixa parecem brilhantes.

Aplicações do TEM:

- Ciência dos materiais:Estudo de estruturas de cristal, defeitos e fases.
- Biologia:Estudo de células, organelas e vírus.
- Nanotecnologia:Caracterização de nanomateriais e dispositivos.
- Geologia:Análise da composição e estrutura mineral.

Vantagens do TEM:

- Alta resolução:pode atingir a resolução atômica.
- Alta ampliação:pode ampliar objetos até um milhão de vezes.
- Fornece informações sobre a estrutura interna dos materiais.

Desvantagens do TEM:

- requer amostras finas (normalmente inferiores a 100 nm).
- pode ser caro comprar e operar.
- A amostra pode ser danificada pelo feixe de elétrons.

Conclusão:

O TEM é uma ferramenta poderosa para estudar a estrutura e a composição dos materiais na nanoescala. Sua capacidade de visualizar e analisar a estrutura atômica dos materiais o torna indispensável em muitos campos da ciência e da engenharia.