Просвечивающий электронный микроскоп

Частичная группировка статей по Нанотехнологии История Последствия Приложения Регулирование Организации Нанотехнология в фантастике Список тем Наноматериалы Фуллерены Углеродные нанотрубки Наночастицы Наномедицина Нанотоксикология Наносенсоры Молекулярная самосборка Самоупорядоченный монослой Надмолекулярная сборка ДНК нанотехнологии Наноэлектроника Нанобиоэлектроника Нанолитография Электронная микроскопия Растровый электронный микроскоп Просвечивающий электронный микроскоп Сфокусированный ионный пучок Дифракция отражённых электронов Сканирующая зондовая микроскопия Сканирующий атомно-силовой микроскоп Сканирующий туннельный микроскоп Молекулярные нанотехнологии Наноассемблер Нанороботы Механосинтез Молекулярный компьютер Клэйтроника Портал:Нанотехнология

Поперечный срез клетки бактерии сенной палочки, снятый при помощи аппарата Tecnai T-12. Масштаб шкалы — 200 нм.

Просвечивающий (трансмиссионный) электронный микроскоп (ПЭМ) — это устройство, в котором изображение от ультратонкого образца (толщиной порядка 0,1 мкм) формируется в результате взаимодействия пучка электронов с веществом образца с последующим увеличением магнитными линзами (объектив) и регистрацией на флуоресцентном экране, фотоплёнке или сенсорном приборе с зарядовой связью (ПЗС-матрице). Первый ПЭМ создан немецкими инженерами-электронщиками Максом Кноллем и Эрнстом Руской 9 марта 1931 года. Первый практический просвечивающий (трансмиссионный) электронный микроскоп был построен Альбертом Пребусом и Дж. Хиллиером в университете Торонто (Канада) в 1938 году на основе принципов, открытых ранее Кноллем и Руской. Эрнсту Руске за его открытие в 1986 году присуждена Нобелевская премия по физике.

Основы

Первый практический ПЭМ, на экспозиции в немецком музее в Мюнхене, Германия

Теоретически максимально возможное разрешение в оптическом микроскопе ограничено длиной волны фотонов, используемых для освещения образца и угловой апертурой оптической системы (так называемый барьер Аббе (англ.)).

$d=\frac{\lambda}{2n \sin\alpha} \approx \frac{\lambda}{2\,\textrm{NA}}$

В начале XX века ученые обсуждали вопрос преодоления ограничений относительно большой длины волны видимого света (длины волн 400—700 нанометров) путём использования электронов. Электроны эмиттируются в электронном микроскопе посредством термоэлектронной эмиссии из нити накаливания (вольфрамовая проволока или монокристалл гексаборида лантана), либо посредством полевой эмиссии. Затем электроны ускоряются высокой разностью потенциалов и фокусируются на образце электромагнитными (или реже — электростатическими) линзами. Прошедший через образец луч содержит информацию об электронной плотности, фазе и периодичности; которые используются при формировании изображения.

Компоненты

ПЭМ состоит из нескольких компонентов:

• вакуумная система;
• источник электронов (электронный прожектор, электронная пушка) для генерирования электронного потока;
• источник высокого напряжения для ускорения электронов;
• набор электромагнитных линз и электростатических пластин для управления и контроля электронного луча;
• экран, на который проецируется увеличенное электронное изображение.

См. также

• Растровый электронный микроскоп
• Сфокусированный ионный пучок
• Дифракция отраженных электронов
• Линии Кикучи
• Электронный микроскоп
• Преобразование Фурье

Литература

• Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982, 632 с.
• Д. Синдо. Т. Оикава. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006, 256 с. ISBN 5-94836-064-4

Ссылки

• The National Center for Electron Microscopy, Berkeley California USA
• The National Center for Macromolecular Imaging, Houston Texas USA
• The National Resource for Automated Molecular Microscopy, La Jolla California USA
• Manufacturer of TEM’s (FEI Company)
• Delong Group
• Tutorial courses in Transmission Electron Microscopy
• Cambridge University Teaching and Learning Package on TEM