kính hiển vi điện tử

Kính hiển vi điện tử truyền qua (Tranmission Electron Microscopy - TEM)

Năm 1924 trong luận án tiến sĩ của mình,Louis De Broglie đưa ra giả thuyết:Các hạt vi mô điều có tính chất sóng,hạt có động lượng P=mv ứng với sóng có bước sóng có bước sóng

Bước sóng của điện tử nhỏ hơn rất nhiều so với sóng ánh sáng nên sử dụng sóng điện tử sẽ tạo ra thiết bị có độ phân giải tốt hơn nhiều kính hiển vi quang học

h h

p mv

Kính hiển vi điện tử truyền quaCấu tạo

Kính hiển vi điện tử truyền quaSúng phóng điện tử

Súng phóng điện tử là nguồn phát điện tử (electron) để thay thế ánh sáng chiếu vào vật cần quan sát.

Kính hiển vi điện tử truyền quaThấu kính từ

Nguyên tắc hoạt động: tương tư thấu kính thủy tinh để định hướng cho chùm tia điện tử trong kính hiển vi

Cấu tạo: Là một nam châm điện có cấu trúc là một cuộn dây cuốn trên lõi làm bằng vật liệu từ mềm. Để điều khiển chùm tia electron qua thấu kính, cần phải điều chỉnh cường độ dòng điện qua cuộn dây.

Kính hiển vi điện tử truyền quaBộ phận ghi nhận và quan sát ảnh

Khác với kính hiển vi quang học, TEM sử dụng chùm điện tử thay cho nguồn sáng khả kiến. Để quan sát ảnh, có thể sử dụng các cách dưới đây:• Màn huỳnh quang và phim quang học• Camera điện tử

Kính hiển vi điện tử truyền quaƯu điểm và hạn chế

Ưu điểm:• Tạo ảnh với độ tương phản, độ phân giải cao• Có thể thực hiện phương pháp nhiễu xạ điện tử, với chùm

electron là chùm sóng đơn sắc còn mẫu tinh thể là cách tử không gian 3 chiều, từ đó kết hợp với ảnh hiển vi cho biết nhiều hơn thông tin về cấu trúc vật chất

Hạn chế• Yêu cầu khắt khe trong quá trình hoạt động và bảo dưỡng,

trình độ vận hành cao• Chi phí cao• Đòi hỏi xử lý mẫu vật phức tạp (cần phải phá hủy mẫu), mẫu

nghiên cứu của TEM có độ dày rất nhỏ (cỡ hàng chục nm)• Còn khiếm khuyết trong việc cho thông tin về độ sâu của ảnh

Kính hiển vi điện tử quét(Scanning Electron Microscopy - SEM)

Kính hiển vi điện tử quét , là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm các electron hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.

Kính hiển vi điện tử quétCác bức xạ điện tử chủ yếu khi chiếu chùm tia điện tử lên bề mặt mẫu vật

Bức xạ điện tử thứ cấp Bức xạ điện tử tán xạ ngược Tia X, ánh sáng, các loại điện tử khác

Tất cả các bức xạ này đều được Detector ghi lại, từ đó có thể tái tạo lại hình ảnh bề mặt mẫu vật.

Kính hiển vi điện tử quétCấu tạo và nguyên lý làm việc

Kính hiển vi điện tử quétƯu điểm và hạn chế

Ưu điểm• Làm mẫu dễ dàng, không phải cắt lát mỏng• Tạo ảnh phóng đại bằng phương pháp quét, do đó ảnh có

chiều sâu cũng như chi tiết tốt hơn.• Có thể chụp nhiều kiểu ảnh trên cùng một mẫu, mỗi kiểu

thể hiện một đặc tính khác nhau bằng việc thay đổi đầu thu (detector)

Hạn chế• Mẫu quan sát vẫn phải được đặt trong môi trường chân

không• Ảnh dù có độ sâu nhưng vẫn là ảnh 2 chiều, và chỉ quan sát

được bề mặt của vật mẫu• Năng suất phân giải kém hơn kính hiển vi điện tử truyền

qua và còn cách rất xa yêu cầu thấy được nguyên tử

Kính hiển vi điện tử TUNELHiệu ứng đường hầm

Hiệu ứng đường ngầm là hiện tượng một vi hạt vượt qua một rào thế năng có độ lớn U0 lớn hơn năng lượng E của hạt. Rào thế năng là một miền không gian có thế năng lớn hơn thế năng các miền xung quanh.

Kính hiển vi điện tử TUNELCấu tạo và nguyên lý

Kính hiển vi điện tử TUNELƯu điểm và hạn chế

Ưu điểm Có độ phân giải cao ( thấy được những

hình ảnh tưởng như không thế: nguyên tử, ADN…)

Không còn bị giới hạn bởi môi trường chân không như SEM, TEM.

STM là một kỹ thuật ghi ảnh mà không đòi hỏi phải phá hủy mẫu như kính TEM ( kính hiển vi điện tử với độ phân giải tương đương).

Kính hiển vi điện tử TUNELƯu điểm và hạn chế

Hạn chế• Yêu cầu cơ chế chống rung phức tạp• Vật mẫu phải dẫn điện• Tốc độ ghi nhận hình ảnh thấp• Chỉ dùng khảo sát cấu trúc bề mặt của mẫu

Kính hiển vi lực nguyên tử(Atomic Force Microscopy - AFM)

Để khắc phục một số hạn chế của kính hiển vi TUNEL, Binnig và Rohrer đã phát minh ra kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)

Kính hiển vi lực nguyên tử hoạt động theo nguyên tắc đầu dò như kính hiển vi TUNEL nhưng dựa vào lực tương tác giữa nguyên tử ở bề mặt vật mẫu và nguyên tử ở đầu mút đầu dò để tạo ảnh

Kính hiển vi lực nguyên tửCấu tạo và nguyên lý hoạt động

Kính hiển vi lực nguyên tửƯu điểm và hạn chế

Ưu điểm• Có độ phân giải cao• Cung cấp thông tin ba chiều của bề mặt vật

mẫu• Sử dụng dược trên vật mẫu dẫn điện và vật

cách điện• Không yêu cầu môi trường chân không

Hạn chế• Chỉ quét được trên một diện tích rất nhỏ (tối

đa 150• Tốc độ quét chậm, chất lượng ảnh bị ảnh

hưởng bởi rung động bên ngoài)

m

Cám ơn thầy cô và các bạn đã lắng nghe

kính hiển vi điện tử

Documents