Analiżi u Applikazzjoni tal-Mikroskopju Elettron fin-Nanomaterjali
Kif jimplika l-isem, mikroskopju huwa strument użat biex tkabbar oġġetti ċkejkna għall-osservazzjoni. Permezz ta 'sistema ottika ta' l-elettroni magħmula minn tliet lentijiet elettromanjetiċi, ir-raġġ ta 'l-elettroni huwa ffokat f'raġġ ta' elettroni żgħir ta 'madwar diversi nm biex irradja l-wiċċ tal-biċċa tat-test. Il-lenti tat-tarf hija mgħammra b'kolja tal-iskannjar, li tintuża prinċipalment biex tgħawweġ ir-raġġ tal-elettroni, sabiex tkun tista 'skennja l-ispazju bidimensjonali fuq il-biċċa tat-test, u dan l-iskaner huwa sinkronizzat mal-iskannjar fuq ir-raġġ cathode (CRT) . Meta r-raġġ ta 'elettroni jolqot elettroni Sekondarji (elettroni sekondarji) u elettroni riflessi huma eċċitati meta l-biċċa tat-test tiġi ttestjata. Meta dawn l-elettroni jiġu skoperti mid-ditekter, is-sinjal jintbagħat lis-CRT permezz tal-amplifikatur. Peress li l-kurrent fuq il-coil tal-iskannjar huwa sinkronizzat mal-kurrent tat-tubu tal-istampa, is-sinjal iġġenerat fi kwalunkwe punt fuq il-wiċċ tal-biċċa tat-test jikkorrispondi mat-tubu tal-istampa. Għalhekk, il-biċċa tat-test Huwa strument analitiku li jista 'esprimi t-topografija u l-karatteristiċi tal-wiċċ wieħed wieħed permezz ta' immaġini sinkroniċi. Mikroskopji elettroniċi huma maqsuma f'ħafna tipi, u l-għażla xierqa ssir skond il-bżonnijiet. Ir-riżoluzzjoni tal-immaġni jew l-ingrandiment prodotta minn teknoloġiji differenti tal-mikroskopju hija wkoll differenti, bħal: mikroskopju elettroniku tal-iskannjar SEM, mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni TEM, mikroskopju tal-elettron tat-Trażmissjoni tal-iskannjar STM, mikroskopju tal-forza atomika AFM, eċċ.
Il-proprjetajiet materjali tal-biċċa tat-test huma wkoll parti importanti ħafna, bażikament determinata minn tliet fatturi: kompożizzjoni strutturali u twaħħil, sabiex tosserva l-iskala żgħira, u mbagħad tiżviluppa l-mikroskopju elettroniku, dawn l-għodod huma limitati għall-wiċċ tal-materjal , u ma tistax tipprovdi l-informazzjoni interna tal-materjal. Il-kompożizzjoni strutturali u l-informazzjoni dwar it-twaħħil, iżda x-xjenzati tal-materjal għandhom ikunu jafu l-kompożizzjoni strutturali u l-informazzjoni dwar it-twaħħil ġewwa l-materjal, għalhekk il-mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni TEM għandu elettroni ta 'enerġija għolja (100kM ~ 1MeV) biex isuq ir-raġġ tal-elettroni fil- biċċa tat-test, permezz Wara l-kampjun, minħabba l-interazzjoni tal-enerġija potenzjali Coulomb bejn l-elettroni u l-atomi ġewwa l-kampjun, m'hemm l-ebda telf ta 'enerġija, li hija komunement magħrufa bħala l-fenomenu ta' "tifrix elastiku". Nistgħu niksbu informazzjoni dwar il-mikrostruttura interna u l-istruttura atomika minn elettroni tat-tifrix elastiċi u inelastiċi. Elettroni mxerrda b'mod elastiku u mxerrda b'mod inelastiku se jiġu stampati fuq il-pjan ta 'l-immaġni permezz tal-lenti oġġettiva. L-input tar-raġġ ta 'l-elettroni b'enerġiji differenti se jaffettwa l-volum tal-biċċa tat-test, u r-relazzjoni hija proporzjonali. Meta l-vultaġġ ikun għoli, xi elettroni sekondarji jiġu minn taħt 0.2 μm mill-wiċċ (il-ħxuna tal-folja tal-majka). Għalhekk, huwa meħtieġ li tuża vultaġġ aktar baxx biex tosserva l-materjal tal-polimeru bħan-nanometru, sabiex ma titlifx l-informazzjoni fuq il-wiċċ ta 'fuq, iżda tagħti attenzjoni lill-effett ta' kwittanza fuq il-biċċa tat-test mhux konduttiva.
L-influwenza tal-wiċċ tal-biċċa tat-test fuq l-EDS, jekk il-biċċa tat-test SEM innifisha hija metall jew għandha konduttività tajba, tista 'tiġi skoperta direttament mingħajr trattament minn qabel. Madankollu, jekk ma jkunx konduttur, għandu jkun miksi b'film tal-metall bi ħxuna ta '50-200Å fuq il-wiċċ. Il-film tal-metall għandu jkun miksi b'mod uniformi fuq il-wiċċ biex tevita li tfixkel il-wiċċ tal-biċċa tat-test. Il-film tal-metall huwa ġeneralment deheb jew Au. - Pd liga jew platinu. L-operazzjonijiet ta 'preparazzjoni tal-biċċa tat-test li jintużaw aktar komunement jinkludu: qtugħ, tindif, inkorporazzjoni, tħin, illustrar, erożjoni, kisi tat-trab, kisi tad-deheb, eċċ Biċċiet tat-test kbar jeħtieġ li jinqatgħu f'daqsijiet xierqa għall-osservazzjoni, filwaqt li biċċiet tat-test żgħar jeħtieġ li jkunu inkorporati għall-osservazzjoni. Xi prinċipji għandhom jingħataw attenzjoni fil-preparazzjoni tal-biċċiet tat-test SEM: il-pożizzjoni li għandha tiġi analizzata għandha tiġi żvelata, il-konduttività tal-wiċċ għandha tkun tajba, reżistenti għas-sħana, sustanzi likwidi jew simili għal ġel għandhom jinżammu biex tiġi evitata l-volatilizzazzjoni, uċuħ mhux konduttivi għandhom ikunu miksija bid-deheb, minħabba li ma nistgħux niddeterminaw l-elementi materjali Is-sors, il-proporzjon tas-sinjal iġġenerat mill-elettroni backscatered, huwa analizzat b'mod kwalitattiv u kwantitattiv billi jiġu analizzati l-karatteristiċi rilaxxati mill-biċċa tat-test.
Mikroskopju elettroniku ieħor, TEM, jista 'mhux biss josserva l-istruttura ta' dislokazzjoni fil-kristall u wara l-ipproċessar u t-trattament tas-sħana, iżda wkoll josserva direttament il-formazzjoni ta 'kristalli sekondarji, irkejjen, rikristallizzazzjoni, creep, u dislokazzjoni fi kristalli multifażi. Ħafna fenomeni li huma relatati mill-qrib mal-proprjetajiet mekkaniċi tas-sustanzi, bħall-interazzjoni mal-preċipitati, ir-raġġ ta 'l-elettroni jinteraġixxi mal-biċċa tat-test, jifforma mudell ta' diffrazzjoni fuq il-pjan backfocal wara l-lenti oġġettiva, u jiġġenera immaġni eżaltata fuq l-immaġini ajruplan. . Meta tħaddem mikroskopju elettroniku, il-mera intermedja hija ħafna drabi ffukata fuq il-pjan fokali jew pjan ta 'l-immaġini wara l-lenti oġġettiva billi tbiddel il-kurrent tal-mera intermedja, u mbagħad il-mudell tad-diffrazzjoni jew l-immaġni eżaltata tiġi osservata rispettivament. Iż-żewġ immaġini ġġenerati mill-kundizzjonijiet tad-diffrazzjoni differenti tal-partijiet varji tal-biċċa tat-test irradjati mir-raġġ tal-elettroni huma immaġni ta 'kamp qawwi u immaġni ta' kamp skur. Id-differenza bejniethom hija li l-apertura tal-lenti oġġettiva timblokka r-raġġ ta 'l-Electron (jew ir-raġġ ta' l-elettroni dirett), ħalli biss ir-raġġ ta 'l-elettroni dirett jgħaddi minn immaġini (raġġ ta' elettroni ta 'diffrazzjoni), josservaw u ritratt l-istruttura tridimensjonali jew il-porzjon fuq il- wiċċ tal-biċċa tat-test, speċjalment addattat għar-riċerka ta 'kampjuni bijoloġiċi, iżda b'elettron Rimjiet permezz ta' oġġetti, li jiżvelaw l-istat intern tagħhom. TEM jista' janalizza karatteristiċi żgħar daqs 1 Å, sakemm il-kampjun irid jitqatta' bi ħxuna li ma taqbiżx 1000 Å. Għalhekk, TEM ma jistax jippreżenta immaġni eżaltata ta 'nemus, iżda jista' jiżvela l-virus moħbi fiċ-ċelloli tal-insetti.
