Visão geral da microscopia eletrônica de transmissão
O Microscópio Eletrônico de Transmissão (TEM para abreviar) pode ver estruturas finas menores que 0.2um que não podem ser vistas claramente sob microscópios ópticos. Essas estruturas são chamadas de submicroestruturas ou ultraestruturas. Para ver essas estruturas com clareza, é necessário escolher uma fonte de luz com um comprimento de onda menor para melhorar a resolução do microscópio.
Introdução
O princípio de imagem do microscópio eletrônico e do microscópio óptico é basicamente o mesmo, a diferença é que o primeiro usa feixe de elétrons como fonte de luz e campo eletromagnético como lente. Além disso, como o poder de penetração do feixe de elétrons é muito fraco, o espécime usado para o microscópio eletrônico deve ser feito em uma seção ultrafina com uma espessura de cerca de 50 nm. Esta fatia precisa ser feita com um ultramicrótomo. A ampliação do microscópio eletrônico pode chegar a quase um milhão de vezes. Consiste em cinco partes: sistema de iluminação, sistema de imagem, sistema de vácuo, sistema de gravação e sistema de fornecimento de energia. Se for subdividido: a parte principal é a lente eletrônica e o sistema de gravação de imagens. Canhões de elétrons, espelhos condensadores, câmaras de amostra, lentes objetivas, espelhos de difração, espelhos intermediários, espelhos de projeção, telas fluorescentes e câmeras no vácuo.
Um microscópio eletrônico é um microscópio que usa elétrons para revelar o interior ou a superfície de um objeto. O comprimento de onda dos elétrons de alta velocidade é menor do que o da luz visível (dualidade onda-partícula), e a resolução do microscópio é limitada pelo comprimento de onda que ele usa. Portanto, a resolução teórica do microscópio eletrônico (cerca de 0,1 nanômetros) é muito maior do que a do microscópio óptico. (cerca de 200 nm).
Microscópio eletrônico de transmissão (TEM para abreviar), referido como microscópio eletrônico de transmissão [1], é projetar o feixe de elétrons acelerado e concentrado em uma amostra muito fina, e os elétrons colidem com os átomos na amostra para mudar a direção, desse modo produzindo espalhamento de ângulo sólido. . O tamanho do ângulo de dispersão está relacionado com a densidade e espessura da amostra, de modo que as imagens com diferentes brilho e escuridão podem ser formadas e as imagens serão exibidas em dispositivos de imagem (como telas fluorescentes, filmes e componentes de acoplamento fotossensíveis) depois de aumentar o zoom e focar.
Devido ao comprimento de onda de Broglie muito curto do elétron, a resolução do microscópio eletrônico de transmissão é muito maior do que a do microscópio óptico, que pode atingir 0.1-0.2nm, e a ampliação é dezenas de milhares a milhões de vezes. Portanto, o uso da microscopia eletrônica de transmissão pode ser usado para observar a estrutura fina das amostras, mesmo a estrutura de apenas uma única coluna de átomos, que é dezenas de milhares de vezes menor que a menor estrutura que pode ser observada pela microscopia óptica. O TEM é um método analítico importante em muitos campos científicos relacionados à física e à biologia, como pesquisa de câncer, virologia, ciência de materiais, bem como nanotecnologia, pesquisa de semicondutores, etc.
Em baixas ampliações, o contraste na imagem TEM é principalmente devido à diferente absorção de elétrons devido à diferente espessura e composição do material. Quando o múltiplo de ampliação é alto, flutuações complexas causarão diferenças no brilho da imagem, portanto, é necessário conhecimento profissional para analisar a imagem obtida. Ao usar os diferentes modos de TEM, é possível visualizar uma amostra por suas propriedades químicas, orientação cristalográfica, estrutura eletrônica, mudança de fase eletrônica pela amostra e, geralmente, pela absorção de elétrons.
O primeiro TEM foi desenvolvido por Max Knorr e Ernst Ruska em 1931, este grupo de pesquisa desenvolveu o primeiro TEM com uma resolução além da luz visível em 1933, e o primeiro TEM comercial em 1939 com sucesso.
Grande TEM
Microscópios eletrônicos de transmissão em grande escala (TEM convencional) geralmente usam tensão de aceleração de feixe de elétrons 80-300kV. Diferentes modelos correspondem a diferentes tensões de aceleração do feixe de elétrons. A resolução está relacionada à tensão de aceleração do feixe de elétrons, que pode atingir 0.2-0.1nm. Os modelos high-end podem alcançar distinção de nível atômico.
TEM de baixa voltagem
A voltagem de aceleração do feixe de elétrons (5kV) usada no TEM pequeno de baixa voltagem (microscópio eletrônico de baixa voltagem, LVEM) é muito menor do que a do TEM grande. Uma tensão de aceleração mais baixa aumentará a força da interação entre o feixe de elétrons e a amostra, melhorando assim o contraste e o contraste da imagem, especialmente adequado para amostras como polímeros e biologia; ao mesmo tempo, o microscópio eletrônico de transmissão de baixa tensão causará menos danos à amostra.
A resolução é inferior à do grande microscópio eletrônico, 1-2nm. Devido à baixa tensão, TEM, SEM e STEM podem ser combinados em um único dispositivo
Cryo-EM
A criomicroscopia geralmente é equipada com equipamento de congelamento de amostra no microscópio eletrônico de transmissão comum para resfriar a amostra até a temperatura do nitrogênio líquido (77 K), que é usado para observar amostras sensíveis à temperatura, como proteínas e fatias biológicas. Ao congelar a amostra, o dano à amostra pelo feixe de elétrons pode ser reduzido, a deformação da amostra pode ser reduzida e uma forma de amostra mais realista pode ser obtida.
