Transmissie-elektronenmicroscoopinstrument

Transmissie-elektronenmicroscoop (TEM), type elektronenmicroscoop met drie essentiële systemen: (1) een elektronenkanon, dat de elektronenbundel produceert, en het condensorsysteem, dat de bundel op het object concentreert, (2) het beeldproducerende systeem, bestaande uit de objectieflens, de beweegbare objecttafel en de tussen- en projectorlenzen, die de elektronen die door het monster gaan focussen om een ​​echt, sterk vergroot beeld te vormen, en (3) het beeldregistratiesysteem, dat het elektronenbeeld omzet in een voor het menselijk oog waarneembare vorm. Het beeldopnamesysteem bestaat meestal uit een fluorescerend scherm voor het bekijken en scherpstellen van het beeld en een digitale camera voor permanente opnames. Daarnaast is een vacuümsysteem nodig, bestaande uit pompen en de bijbehorende meters en kleppen, en voedingen.

Quiz

Electronics & Gadgets Quiz

Welke hiervan is geen telefoon?

Het elektronenkanon en condensorsysteem

De elektronenbron, de kathode, is een verhitte V-vormige wolfraam gloeidraad of, in hoogwaardige instrumenten, een scherp gepunte staaf van een materiaal zoals lanthaan hexaboride. Het filament is omgeven door een controlerooster, ook wel Wehnelt-cilinder genoemd, met een centrale opening die op de as van de kolom is aangebracht; de top van de kathode is opgesteld om op of net boven of onder deze opening te liggen. De kathode en het controleraster hebben een negatieve potentiaal die gelijk is aan de gewenste versnellingsspanning en zijn geïsoleerd van de rest van het instrument. De laatste elektrode van het elektronenkanon is de anode, die de vorm aanneemt van een schijf met een axiaal gat. Elektronen verlaten de kathode en het schild, versnellen in de richting van de anode en, als de stabilisatie van de hoogspanning voldoende is, passeren ze de centrale opening met een constante energie. De besturing en uitlijning van het elektronenkanon zijn van cruciaal belang voor een goede werking.

De intensiteit en hoekopening van de straal worden geregeld door het condensorlenssysteem tussen het pistool en het preparaat. Een enkele lens kan worden gebruikt om de straal op het object te convergeren, maar vaker wordt een dubbele condensor gebruikt. Hierin is de eerste lens sterk en produceert een verkleind beeld van de bron, die vervolgens door de tweede lens op het object wordt afgebeeld. Een dergelijke opstelling is ruimtebesparend tussen het elektronenkanon en de objecttafel en is flexibeler, omdat de verkleining van het beeld van de bron (en dus de uiteindelijke grootte van het verlichte gebied op het monster) sterk kan worden gevarieerd door te regelen de eerste lens. Het gebruik van een kleine vlekgrootte minimaliseert verstoringen in het preparaat als gevolg van verwarming en straling.

Het beeldproducerende systeem

Het preparaatrooster wordt in een verplaatsbare preparaatfase in een kleine houder gedragen. De objectieflens heeft meestal een korte brandpuntsafstand (1–5 mm [0,04–0,2 inch]) en produceert een echt tussenbeeld dat verder wordt vergroot door de projectorlens of lenzen. Een enkele projectorlens kan een vergrotingsbereik van 5: 1 bieden en door het gebruik van verwisselbare poolstukken in de projector kan een groter bereik van vergrotingen worden verkregen. Moderne instrumenten gebruiken twee projectorlenzen (de zogenaamde tussenlens) om een ​​groter vergrotingsbereik mogelijk te maken en om een ​​grotere algehele vergroting te bieden zonder een evenredige toename van de fysieke lengte van de kolom van de microscoop.

Om praktische redenen van beeldstabiliteit en helderheid wordt de microscoop vaak gebruikt om een ​​uiteindelijke vergroting van 1.000 - 250.000 × op het scherm te geven. Als een hogere uiteindelijke vergroting nodig is, kan deze worden verkregen door fotografische of digitale vergroting. De kwaliteit van het uiteindelijke beeld in de elektronenmicroscoop hangt grotendeels af van de nauwkeurigheid van de verschillende mechanische en elektrische aanpassingen waarmee de verschillende lenzen op elkaar en op het verlichtingssysteem zijn uitgelijnd. De lenzen hebben voedingen nodig met een hoge mate van stabiliteit; voor de hoogste resolutie is elektronische stabilisatie tot beter dan één op een miljoen nodig. De besturing van een moderne elektronenmicroscoop wordt uitgevoerd door een computer en speciale software is direct beschikbaar.

Beeldopname

Het elektronenbeeld is monochromatisch en moet zichtbaar worden gemaakt voor het oog door de elektronen te laten vallen op een fluorescerend scherm aan de basis van de microscoopkolom of door het beeld digitaal vast te leggen voor weergave op een computermonitor. Geautomatiseerde afbeeldingen worden opgeslagen in een formaat zoals TIFF of JPEG en kunnen voorafgaand aan publicatie worden geanalyseerd of verwerkt. Door de identificatie van specifieke gebieden van een afbeelding, of pixels met gespecificeerde kenmerken, kunnen valse kleuren worden toegevoegd aan een monochrome afbeelding. Dit kan een hulpmiddel zijn bij visuele interpretatie en lesgeven en kan vanuit het ruwe beeld een visueel aantrekkelijk beeld creëren.