ПРОСВЕЧИВАЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ (ПЭМ)
Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) предполагает изучение тонких образов с помощью пучка электронов, проходящих сквозь них и взаимодействующих с ними. Электроны прошедшие сквозь образец фокусируются на устройстве формирования изображения: флюоресцентном экране, фотопластинке или сенсоре ПЗС-камеры. Благодаря меньшей чем у света длине волны электронов ПЭМ позволяет изучать образцы с разрешением в десятки тысяч раз превосходящим разрешение самого совершенного светооптического микроскопа. С помощью ПЭМ возможно изучение объектов даже на атомарном уровне. ПЭМ является одним из основных методов исследования в целом ряде прикладных областей: физике, биологии, материаловедении и т.д.
На относительно малых увеличениях контраст на ПЭМ возникает из-за поглощения электронов материалом исследуемого образца. На высоких увеличениях сложное взаимодействие волн формирует изображение, требующее более сложной интерпретации.
Современные ПЭМ имеют режимы работы, позволяющие изучать элементный состав образцов, ориентацию кристаллов, фазовый сдвиг электронов и т.п.
ПЭМ всегда состоит из следующих основных частей: вакуумная система, источник электронов, серия электромагнитных линз, устройства формирования изображения, а также устройства для ввода, вывода и перемещения образца под электронным пучком. Электромагнитные линзы и пластины позволяют оператору манипулировать электронным пучком так, как требуется для того или иного режима работы, на устройстве формирования изображения получаются результирующие выходные данные.
Образцы, изучаемые в ПЭМ помещаются на сеточки диаметром 3 мм (внутренний диаметр около 2.5 мм). Сеточка крепится на столике и держателе, которые позволяют перемещать ее по нескольким осям. Таким образом, ПЭМ позволяет изучать только специально подготовленные к помещению в вакуум тонкие образцы небольшого размера. Специалисты говорят, что 50% успеха исследования в ПЭМ определяется качеством подготовки образца.
Современные ПЭМ позволяют работать в следующих основных режимах:
- Светлое поле (контраст формируется за счет поглощения электронов образцом)
- Темное поле (контраст в зависимости от атомного номера)
- Дифракционный контраст (контраст вызванный рассеянием Брэгга, возникающим при попадании пучка в кристаллическую структуру)
- Спектроскопия энергетических потерь электронов (измерение потери электроном начальной энергии после прохождения через образец), а также энергетическая фильтрация
- Элементное картирование с помощью рентгеновского энергодисперсионного спектрометра
- Изображение во вторичных электронах
- Изображение в обратно-рассеянных электронах
- Электронно-лучевая томография (объемное изображение образца)
Фирма TOKYO BOEKI занимается поставками просвечивающих электронных микроскопов мирового лидера в этой области—компании JEOL. Фирме JEOL принадлежит более 50% всего мирового рынка просвечивающих электронных микроскопов. Она представляет самую широкую линейку данного оборудования среди всех существующих производителей.
Основные модели просвечивающих электронных микроскопов JEOL
| JEM-ARM1300S | JEM-Z300FSC CRYO ARM 300 | JEM-ARM300F2 | JEM-ARM300F | Monochromated ARM | JEM-Z200FSC CRYO ARM 200 | JEM-ARM200F NEOARM | JEM-F200 | JEM-2100PLUS | JEM-1400Flash | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Основные параметры | ||||||||||
| Ускоряющее напряжение (кВ) | 1300 | 300 | 300 | 300 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 120 |
| Разрешение по точкам (нм) | 0.12 | 0.063 | 0.060 | 0.20 | 0.19 | 0.11 | 0.078 | 0.19 | 0.194 | 0.38 |
| Максимальное увеличение (тыс.крат) | 1200 | 150000 | 150000 | 150000 | 150000 | 150000 | 150000 | 2000 | 1500 | 1500 |
| Аналитические возможности | ||||||||||
| Омега-фильтр | ▬ | ● | ▬ | ▬ | ▬ | ● | ▬ | ▬ | ▬ | ▬ |
| Энергетическая фильтрация | ○ | ● | ○ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | ▲ | ▬ |
| Спектроскопия энергетич. потерь | ○ | ● | ○ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | ▲ | ▬ |
| ЭДС-анализ | ○ | ▬ | ○ | ○ | ○ | ▬ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Томография | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Крио-микроскопия | ○ | ● | ▲ | ▲ | ▲ | ● | ▲ | ○ | ○ | ○ |
| Возможные применения | ||||||||||
| Физика | ● | ▬ | ● | ● | ● | ▬ | ● | ● | ● | ● |
| Химия | ● | ▬ | ● | ● | ● | ▬ | ● | ● | ● | ● |
| Биология | ○ | ● | ○ | ▲ | ▲ | ● | ▲ | ○ | ● | ● |
| Материаловедение | ● | ▬ | ● | ● | ● | ▬ | ● | ● | ● | ● |
| Медицина | ○ | ● | ○ | ▲ | ▲ | ● | ▲ | ○ | ● | ● |
| Геология | ● | ▬ | ● | ● | ● | ▬ | ● | ● | ● | ● |
| Полупроводники | ● | ▬ | ● | ● | ● | ▬ | ● | ● | ● | ● |
Обозначения:
