• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Mikroskop elektronowy



    Podstrony: [1] 2 [3]
    Przeczytaj także...
    Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzórNagroda Nobla w dziedzinie fizyki, to uznawane za najbardziej prestiżowe wyróżnienie za wybitne osiągnięcia naukowe. Przyznawana jest ona od 1901 roku przez Fundację Noblowską.
    Typy mikroskopów elektronowych[ | edytuj kod]

    Ogólnie mikroskopy elektronowe można podzielić na zwykłe oraz skaningowe mikroskopy elektronowe. W mikroskopach zwykłych jednocześnie analizowany jest duży obszar powierzchni preparatu i tworzony jest jego obraz. W mikroskopach skaningowych w danym momencie analizowany jest niewielki obszar, który jest traktowany jako punkt. Tworzenie obrazu następuje poprzez zebranie informacji z kolejno analizowanych punktów.

    Louis Victor Pierre Raymond de Broglie (ur. 15 sierpnia 1892 w Dieppe, zm. 19 marca 1987 w Louveciennes) – francuski fizyk, laureat Nagrody Nobla w 1929 za odkrycie falowej natury elektronów.Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.

    Za pierwowzór i jednocześnie najprostszy mikroskop elektronowy uznawano (choć obecnie rzadko jest wymieniany wśród mikroskopów elektronowych) projektor elektronowy zwany też mikroskopem polowym.

    Elektronowy mikroskop transmisyjny[ | edytuj kod]

    Uproszczony schemat mikroskopu elektronowego (mikroskopu transmisyjnego)

    Elektronowy mikroskop transmisyjny (ang. Transmission Electron Microscope) – rejestrowane są elektrony przechodzące przez próbkę. Próbka w takim mikroskopie musi być cienką płytką o grubości mniejszej od 0,1 mikrometra. Przygotowanie takiej próbki jest trudne i znacznie ogranicza zastosowania mikroskopu.

    George Paget Thomson (ur. 3 maja 1892 w Cambridge, zm. 7 października 1975 tamże) – brytyjski fizyk, syn laureata nagrody Nobla w dziedzinie fizyki Josepha J. Thomsona, sam również laureat tej nagrody za rok 1937 (razem z Clintonem Josephem Davissonem).Działo elektronowe – element urządzeń wytwarzający odpowiednio skierowany strumień elektronów o odpowiedniej energii. Działo elektronowe jest elementem kineskopów, mikroskopów elektronowych, źródłem elektronów w akceleratorach cząstek.

    Najważniejszym elementem mikroskopu elektronowego jest kolumna mikroskopu (1), która zawiera działo elektronowe (2) wytwarzające (np. w wyniku termoemisji lub emisji polowej) wiązkę elektronów (3). Wstępnie uformowana wiązka elektronów w obszarze pomiędzy katodą (4) i anodą (5) zostaje rozpędzona, uzyskując energię: gdzie e jest ładunkiem elektronu, a U napięciem między katodą i anodą. Zwiększenie napięcia pozwala na zwiększenie pędu elektronów, co zmniejsza długości fali. Przykładowo, gdy napięcie przyspieszające U = 300 kV, wtedy długość fali elektronów λ = 0,00197 nm. Dla takiego napięcia prędkość elektronów w kolumnie mikroskopu v = 0,776 c, gdzie c jest prędkością światła w próżni. Aby elektrony mogły przebyć drogę od działa elektronowego do ekranu konieczne jest utrzymywanie w kolumnie bardzo dobrej próżni. Soczewkom optycznym odpowiada odpowiednio ukształtowane pole magnetyczne zmieniające bieg elektronów w cewkach ogniskujących (6). Istotną zaletą soczewek magnetycznych jest możliwość płynnej zmiany ich ogniskowych poprzez regulację natężenia prądu przypływającego przez soczewkę.

    Emisja termoelektronowa – emisja elektronów przez rozgrzane ciała, w wyniku cieplnego pobudzenia elektronów. Dla większości ciał emisja termoelektronowa zachodzi w temperaturach powyżej 1000 kelwinów, a dla trudnotopliwych metali w temperaturach powyżej 2000K.Nauka – autonomiczna część kultury służąca wyjaśnieniu funkcjonowania świata, w którym żyje człowiek. Nauka jest budowana i rozwijana wyłącznie za pomocą tzw. metody naukowej lub metod naukowych nazywanych też paradygmatami nauki poprzez działalność badawczą prowadzącą do publikowania wyników naukowych dociekań. Proces publikowania i wielokrotne powtarzanie badań w celu weryfikacji ich wyników prowadzi do powstania wiedzy naukowej. Zarówno ta wiedza jak i sposoby jej gromadzenia określane są razem jako nauka.

    Gdy rozpędzona wiązka elektronów pada na preparat zachodzi szereg efektów, które są wykorzystywane w różnych urządzeniach badawczych. W przypadku dostatecznie cienkich preparatów część elektronów przechodzi przez preparat (7) i jest wykorzystywana w transmisyjnych mikroskopach elektronowych. Elektrony mogą być odbite od preparatu lub mogą wybijać z preparatu elektrony zwane wtórnymi. Te dwa rodzaje elektronów wykorzystuje się w mikroskopach odbiciowych. Elektrony padające na preparat mogą ponadto wzbudzać elektrony atomów badanej próbki, które następnie emitują rentgenowskie promieniowanie charakterystyczne dla atomów próbki. Wiele mikroskopów elektronowych, zarówno transmisyjnych, jak i skaningowych, wyposażonych jest w spektrometr(y) EDS (ang. Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) lub WDS (ang. Wavelength Dispersive X-Ray Spectrometry), pozwalające na wykonanie analizy składu chemicznego próbki.

    Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.SPM (ang. Scanning Probe Microscope – mikroskop ze skanującą sondą) to ogólna nazwa całej rodziny mikroskopów, których zasada działania polega na:

    Wiązka elektronowa po przejściu przez preparat może być kształtowana podobnie jak promienie świetlne, z wykorzystaniem układu obiektyw (8) – okular (9). W przypadku elektronów zamiast szklanych elementów optycznych wykorzystywane są cewki zmieniające bieg naładowanych cząstek. Mikroskop może pracować w trybie obrazu wówczas wiązka tworzy obraz preparatu na detektorze (10). Mikroskop pracujący w trybie dyfrakcji może nie mieć cewek obiektywu i okularu, obraz tworzą elektrony w wyniku zjawiska dyfrakcji na strukturze próbki. W pierwszych konstrukcjach detektor był ekranem elektronoluminescencyjnym (obecnie też stosowane), w obecnych konstrukcjach detektor w postaci matrycy CCD, pobudzanej elektronami, umożliwia odczytanie obrazu jako sygnałów elektrycznych, a odpowiednia aparatura pomiarowa pozwala na zapisywanie informacji i tworzenie obrazu próbki.

    Dyfrakcja (ugięcie fali) to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Zjawisko zachodzi dla przeszkód, które mają dowolną wielkość, ale wyraźnie jest obserwowane dla przeszkód o rozmiarach porównywalnych z długością fali.Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

    Elektronowy mikroskop skaningowy[ | edytuj kod]

    Mikroskopy skaningowe przeglądają powierzchnię próbki punkt po punkcie. Konstruuje się wiele rodzajów mikroskopów opartych na tej idei. Przeglądanie może być realizowane przez skupianie wiązki elektronowej na próbce i jej odchylanie lub przez przemieszczanie ostrza emitującego wiązkę nad próbką.

    Mikroskop sił atomowych (ang. atomic force microscope, AFM) – rodzaj mikroskopu ze skanującą sondą (ang. scanning probe microscope, SPM). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki.Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.

    W mikroskopach z ruchomą wiązką, wiązka elektronów jest skupiona na powierzchni preparatu. Układ odchylania przesuwa wiązkę po preparacie, uwalniane z preparatu elektrony są rejestrowane wraz z danymi o położeniu wiązki. Po przetworzeniu danych uzyskuje się obrazy o dużej rozdzielczości i znacznej głębi ostrości.

    Skaningowy mikroskop pola bliskiego, mikroskop optyczny pola bliskiego, skaningowy mikroskop optyczny bliskiego zasięgu (z ang. NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope lub SNOM) – mikroskop, w którym sondą skanującą jest stożek świetlny. Wiązka światła widzialnego padająca na próbkę odbija się od powierzchni lub przechodzi, trafiając do detektora. Jej intensywność bada się we wszystkich możliwych punktach, co daje obraz obiektu.Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.

    Mikroskop jonowy[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Mikroskop jonowy.

    W celu zmniejszenia efektów falowych w mikroskopach wiązkowych w miejsce elektronów używa się jonów.

    Zastosowania[ | edytuj kod]

    Za pomocą mikroskopów elektronowych uzyskuje się niezwykle efektowne obrazy praktycznie we wszystkich dziedzinach nauki. Ograniczeniem jest jednak konieczność wykonywania pomiaru w próżni (problem w przypadku próbek biologicznych) oraz przewodnictwo elektryczne próbki. W przypadku mikroskopii transmisyjnej wykonuje się tzw. repliki: próbkę badaną napyla się (w tzw. napylarce próżniowej) cienką warstwą metalu (najlepiej złotem) a następne usuwa oryginalną próbkę i wykonuje obraz repliki. W przypadku mikroskopii skaningowej próbkę również napyla się metalem, ale nie trzeba usuwać próbki właściwej. Zaletą tak uzyskanych zmodyfikowanych próbek jest ich trwałość i możliwość powtarzania obrazowania, co nie zawsze możliwe jest w innych metodach mikroskopowych.

    Katodoluminescencja (ang. Cathodoluminescence – CL) – zjawisko występujące w izolatorach i półprzewodnikach. Swoją genezę ma w rekombinacji pary elektron-dziura, która została wytworzona przez wybicie elektronu walencyjnego. Wielkość takiego przejścia katodoluminescencji zależy od szerokości przerwy energetycznej materiału. Szerokość przerwy zależy od temperatury, struktury krystalicznej, ilości wtrąceń oraz koncentracji defektów.Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM, z ang. scanning electron microscope) – rodzaj mikroskopu elektronowego umożliwiający obserwację topografii badanego materiału. Służy do obserwacji i charakteryzacji materiałów organicznych i nieorganicznych w skali od nanometrycznej do mikrometrycznej. Wiązką pierwotną w tej metodzie badawczej jest wiązka elektronów.


    Podstrony: [1] 2 [3]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.
    Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.
    Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. Scanning Tunneling Microscope) – rodzaj SPM, mikroskopu ze skanującą sondą (ang. Scanning Probe Microscope) – umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. Uzyskanie obrazu powierzchni jest możliwe dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi mikroskopii – STM (ang. Scanning Tunneling Microscopy).
    Materia – w potocznym znaczeniu: ogół obiektywnie istniejących przedmiotów fizycznych, poznawalnych zmysłami. W fizyce termin "materia" ma kilka znaczeń.
    Fale materii, fale de Broglie’a, przez autora nazwane początkowo falami fazy (l’onde de phase) – alternatywny w stosunku do klasycznego (czyli korpuskularnego) sposób opisu obiektów materialnych. Według hipotezy de Broglie’a dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek albo jako fala. Obserwuje się efekty potwierdzające falową naturę materii w postaci dyfrakcji cząstek elementarnych, a nawet całych jąder atomowych.
    Pęd w mechanice – wektorowa wielkość fizyczna opisująca mechanikę, a więc ruch i oddziaływania obiektu fizycznego. Pęd mogą mieć wszystkie formy materii, np. ciała o niezerowej masie spoczynkowej, pole elektromagnetyczne, pole grawitacyjne.
    Złoto (Au, łac. aurum) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 79. Złoto jest ciężkim, miękkim i błyszczącym metalem, będącym najbardziej kowalnym i ciągliwym spośród wszystkich znanych metali. Czyste złoto ma jasnożółty kolor i wyraźny połysk, nie utlenia się w wodzie czy powietrzu. Chemicznie złoto należy do metali przejściowych i pierwiastków grupy 11. Z wyjątkiem helowców (tzw. gazów szlachetnych) złoto jest najmniej reaktywnym pierwiastkiem. Złoto długo przed okresem spisanej historii było drogocennym i poszukiwanym metalem szlachetnym używanym w biciu monet, jubilerstwie, sztuce i zdobieniach.

    Reklama

    Czas generowania strony: 1.153 sek.