دانلود ppt پاورپوینت میکروسکوپ الکترونی عبوری کمیاب و عالی

میکروسکوپ الکترونی عبوری به عنوان یکی از پیشرفته ترین ابزارهای شناسایی مواد به دانشمندان اجازه می دهد تا ساختار درونی ماده را در ابعاد اتمی مشاهده کنند. استفاده از الکترون ها به جای نور مرئی به دلیل طول موج بسیار کوتاه تر آن ها امکان دستیابی به قدرت تفکیک بسیار بالا را فراهم می آورد.

کاربردهای گسترده این فناوری در علوم نانو و متالورژی نشان دهنده توانایی بالای آن در بررسی نمونه های بسیار نازک و حساس است. برای رسیدن به نتایج مطلوب باید نمونه ها به گونه ای آماده شوند که پرتو الکترونی بتواند به راحتی از میان آن ها عبور کند.

اگرچه این روش محدودیت هایی مانند نیاز به محیط خلا و دشواری آماده سازی نمونه دارد اما مزیت های بی شمار آن غیر قابل چشم پوشی است. قدرت بزرگنمایی فوق العاده و امکان تحلیل هم زمان ساختار و ترکیب شیمیایی از جمله برتری های این سیستم نسبت به سایر روش ها است.

ساختمان اصلی این دستگاه شامل اجزای پیچیده ای است که در صدر آن ها تفنگ های الکترونی (Electron guns) وظیفه تولید باریکه پایدار را بر عهده دارند. این تفنگ ها معمولا بر اساس مکانیزم های متفاوتی عمل می کنند که تاثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی پرتو تولید شده دارد.

تفنگ انتشار حرارتی (Thermionic emission gun) با گرم کردن فیلامنت کار می کند در حالی که تفنگ انتشار میدانی (Field emission gun) از میدان الکتریکی قوی بهره می برد. تفاوت میان این دو منبع در میزان روشنایی و انسجام پرتو است که تعیین کننده دقت نهایی در میکروسکوپ الکترونی عبوری می باشد.

عدسی های مغناطیسی وظیفه هدایت و تمرکز باریکه الکترونی را بر عهده دارند و مسیر حرکت الکترون ها را به صورت مارپیچ تغییر می دهند. چگونگی حرکت الکترون از درون عدسی مغناطیسی به گونه ای است که میدان مغناطیسی نیروهای لازم را برای همگرایی پرتو اعمال می کند.

با وجود دقت بالا همواره انواع نواقص در سیستم های نوری وجود دارد که نقص تک رنگ (Monochromatic aberration) یکی از چالش های فنی آن ها است. شناخت انواع عدسی ها و نحوه اصلاح این عیوب به بهبود کیفیت تصاویر و کاهش خطاهای ناشی از پراکندگی کمک شایانی می کند.

سیستم متمرکز کننده (Condenser system) اولین مرحله برای کنترل شدت و زاویه تابش پرتو بر روی نمونه است که نقش حیاتی در نوردهی دارد. عدسی شیئی (Objective lens) نیز به عنوان قلب دستگاه وظیفه تشکیل تصویر اولیه و الگوهای پراش را با بالاترین کیفیت ممکن ایفا می کند.

انواع عدسی شیئی برای کاربردهای مختلف طراحی شده اند تا بهترین کنتراست را ایجاد کنند و در ادامه عدسی تصویری (Projector lens) تصویر را بزرگ می کند. سیستم تصویری مسئولیت انتقال اطلاعات نهایی به صفحه نمایش یا دوربین را بر عهده دارد تا ساختار درونی برای کاربر قابل رویت شود.

در سیستم تصویری می توان از حالت تصویر میدان روشن (Bright field) استفاده کرد که در آن نواحی بدون پراکندگی روشن به نظر می رسند. در مقابل تصویر میدان تاریک (Dark field) با استفاده از پرتوهای پراش یافته تشکیل می شود و جزئیات خاصی از فازها را برجسته می کند.

سیستم تصویری در حالت الگوی پراش (Diffraction pattern) اطلاعات مربوط به چیدمان اتمی و شبکه بلوری نمونه را در اختیار محقق قرار می دهد. پراش در سطح انتخابی (Selected area diffraction) و بررسی الگوی کیکوچی (Kikuchi pattern) از روش های متداول برای تحلیل دقیق جهت گیری های کریستالی هستند.

تعریف کنتراست در واقع تفاوت در شدت روشنایی بخش های مختلف تصویر است که امکان تفکیک اجزای نمونه را در میکروسکوپ الکترونی عبوری فراهم می کند. منشا شکل گیری کنتراست در این سیستم به برهم کنش های فیزیکی میان الکترون ها و پتانسیل های اتمی درون ماده باز می گردد.

مکانیزم های کنتراست شامل کنتراست ناشی از ضخامت و جرم (Mass-thickness contrast) است که در نمونه های غیر بلوری اهمیت بسیار زیادی دارد. کنتراست پراشی (Diffraction contrast) نیز در مواد کریستالی به دلیل تفاوت در زوایای پراش بین دانه ها و عیوب شبکه ای ایجاد می شود.

کنتراست پراشی دینامیکی و کنتراست فازی (Phase contrast) برای مشاهده مستقیم ردیف های اتمی و ساختارهای بسیار ریز در زوم بالا به کار می روند. مزیت استفاده از انواع کنتراست ها در این دستگاه شناسایی دقیق مرزها و ناپیوستگی های موجود در شبکه های پیچیده اتمی است.

عیوب ساختاری مانند عیوب صفحه ای (Planar defects) و کنتراست ناشی از مرز دانه ها یا مرز بین فازها به خوبی توسط این ابزار قابل شناسایی هستند. عیوب خطی (Linear defects) مانند دیسلوکاسیون ها نیز تحت شرایط خاص تصویربرداری به صورت خطوط تیره یا روشن در متن تصویر ظاهر می شوند.

ذرات کوچک بلورین و حفره ها (Voids) در ساختار مواد تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی دارند که با کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرار می گیرند. آماده سازی نمونه شامل روش هایی چون الکتروپولیش (Electropolishing) و پولیش شیمیایی است که ضخامت نمونه را به حد مطلوب می رساند.

روش های پیشرفته تری مانند سایش یونی و استفاده از میکروسکوپ های پرتو یونی متمرکز (Focused ion beam) برای ایجاد برش های دقیق به کار می روند. استفاده از رپلیکا (Replica) یا رپلیکای استخراجی در کنار اولترا میکروتمی (Ultramicrotomy) و شکست در امتداد صفحات کریستالی از دیگر منابع تهیه نمونه هستند.