Construcción:
Un TEM consiste en varios componentes clave:
1. Pistola de electrones:
- Genera un haz de electrones de alta energía.
- Típicamente usa un filamento de tungsteno calentado como fuente de electrones.
- Los electrones se aceleran por un alto voltaje (típicamente 100-300 kV).
2. Sistema de lentes de condensador:
- Se enfoca el haz de electrones en la muestra.
- Permite el control de la intensidad y el tamaño del haz.
3. Etapa del espécimen:
- Sostiene el espécimen, generalmente rebanadas o películas delgadas.
- Permite un movimiento preciso e inclinación de la muestra.
4. Lente objetivo:
- La lente más importante en el sistema.
- Crea una imagen ampliada de la muestra.
- Tiene una distancia focal muy corta para la alta resolución.
5. Lente intermedia:
- Relás de la imagen de la lente objetivo a la lente del proyector.
- se puede usar para ajustar el aumento y el contraste de la imagen.
6. Lente del proyector:
- Aterrizan aún más la imagen y la proyecta en la pantalla de visualización o en una cámara digital.
7. Visualización de pantalla/detector:
- Muestra la imagen final.
- Puede ser una pantalla fluorescente o una cámara digital.
8. Sistema de vacío:
- Mantiene un alto vacío dentro de la columna del microscopio.
- previene la dispersión del haz de electrones por moléculas de aire.
9. Fuente de alimentación:
- Proporciona el alto voltaje requerido para la pistola de electrones.
- También suministra energía a las lentes y otros componentes.
funcionando:
1. Generación de haz de electrones:
- La pistola de electrones emite un haz de electrones de alta energía.
2. Vige enfocando:
- Las lentes del condensador enfocan el haz en la muestra.
3. Interacción de muestras:
- El haz de electrones interactúa con la muestra.
- Algunos electrones pasan a través del espécimen, mientras que otros están dispersos.
4. Formación de imágenes:
- La lente objetivo magnifica la imagen formada por los electrones dispersos y transmitidos.
- Las lentes intermedias y de proyector magnifican aún más la imagen.
5. Visualización de imágenes:
- La imagen se muestra en la pantalla de visualización o captura por una cámara digital.
Formación de imágenes en TEM:
TEM se basa en la dispersión de electrones por el espécimen. Diferentes materiales tienen diferentes habilidades de dispersión:
- átomos pesados dispersan los electrones con mayor fuerza que los átomos ligeros.
- Materiales densos dispersan los electrones con mayor fuerza que los materiales menos densos.
dispersión de electrones:
- Dispersión elástica:los electrones cambian de dirección pero no de energía.
- Dispersión inelástica:los electrones pierden energía al espécimen.
Contraste de imagen:
- El contraste de la imagen está determinado por la diferencia en la dispersión entre diferentes partes de la muestra.
- Las áreas con alta dispersión de electrones parecen oscuras, mientras que las áreas con baja dispersión parecen brillantes.
Aplicaciones de TEM:
- Ciencia de los materiales:estudio de estructuras cristalinas, defectos y fases.
- Biología:estudio de células, orgánulos y virus.
- Nanotecnología:caracterización de nanomateriales y dispositivos.
- Geología:Análisis de la composición y estructura mineral.
Ventajas de TEM:
- Alta resolución:puede lograr la resolución atómica.
- Alta aumento:puede magnificar objetos hasta un millón de veces.
- Proporciona información sobre la estructura interna de los materiales.
Desventajas de TEM:
- Requiere muestras delgadas (típicamente menos de 100 nm).
- Puede ser costoso de comprar y operar.
- El espécimen puede ser dañado por el haz de electrones.
Conclusión:
El TEM es una herramienta poderosa para estudiar la estructura y la composición de los materiales a nanoescala. Su capacidad para visualizar y analizar la estructura atómica de los materiales lo hace indispensable en muchos campos de ciencia e ingeniería.
