Tipos de microscópios eletrônicos
Os microscópios eletrônicos podem ser divididos em microscópios eletrônicos de transmissão, microscópios eletrônicos de varredura, microscópios eletrônicos de reflexão e microscópios eletrônicos de emissão de acordo com suas estruturas e usos.
Microscópios eletrônicos de transmissão são frequentemente usados para observar as estruturas de materiais finos que não podem ser resolvidas por microscópios comuns;
Os microscópios eletrônicos de varredura são usados principalmente para observar a morfologia de superfícies sólidas e também podem ser combinados com difratômetros de raios X ou espectrômetros de energia eletrônica para formar microssondas eletrônicas para análise de composição de materiais;
A microscopia eletrônica de emissão é usada para o estudo de superfícies de elétrons auto-emissores.
(1) Microscópio eletrônico de transmissão
Os componentes de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) incluem:
1. Canhão de elétrons: emite elétrons, composto de cátodo, grade e ânodo.
2. Lente condensadora: É uma lente eletrônica, que concentra o feixe de elétrons e pode ser utilizada para controlar a intensidade de iluminação e o ângulo de abertura.
3. Câmara de amostra: coloca a amostra a ser observada e é equipada com uma mesa rotativa para alterar o ângulo da amostra, bem como equipada com aquecimento, resfriamento e outros equipamentos.
4. Lente objetiva: É uma lente de curta distância com alta ampliação, e tem como função ampliar a imagem eletrônica. A lente objetiva é a chave para determinar o poder de resolução e qualidade de imagem do microscópio eletrônico de transmissão.
5. Espelho intermediário: É uma lente fraca com ampliação variável, e sua função é re-ampliar a imagem eletrônica. Ao ajustar a corrente do espelho intermediário, a imagem ou o padrão de difração de elétrons do objeto pode ser selecionado para amplificação.
6. Espelho de transmissão: É uma lente forte de alta ampliação, que é usada para ampliar ainda mais a imagem intermediária após a segunda ampliação e depois formar uma imagem na tela fluorescente.
7. Bomba de vácuo secundária: aspire a câmara de amostra.
8. Dispositivo de câmera: usado para gravar imagens. Como os elétrons são fáceis de espalhar ou serem absorvidos por objetos, o poder de penetração é baixo e a densidade e a espessura da amostra afetarão a qualidade final da imagem. Seções ultrafinas mais finas devem ser preparadas, geralmente 50-100 nm.
Portanto, a amostra precisa ser processada muito fina quando observada com um microscópio eletrônico de transmissão. Geralmente preparado por seccionamento fino ou liofilização:
(1) Método de fatia fina
A amostra é geralmente fixada com ácido ósmico e glutaraldeído, embebida em resina epóxi e cortada por expansão térmica ou propulsão espiral. A espessura da fatia é 20-50 nm e corada com sais de metais pesados para aumentar o contraste.
(2) Método de corrosão por congelamento também conhecido como método de fratura por congelamento
Depois que os espécimes foram congelados em gelo seco a -100 graus ou nitrogênio líquido a -196 graus, os espécimes foram rapidamente cortados com uma faca fria. Depois que a amostra fraturada é aquecida, o gelo sublima imediatamente sob condições de vácuo, expondo a estrutura fraturada, o que é chamado de corrosão. Após a conclusão da gravação, uma camada de platina vaporizada é pulverizada em um ângulo de 45º em relação à seção e uma camada de carbono é pulverizada em um ângulo de 90º para aumentar o contraste e a resistência. A amostra é então digerida com solução de hipoclorito de sódio, e o filme de carbono e platina é retirado, que é chamado de filme complexo, que pode revelar a morfologia da superfície atacada do espécime. A imagem obtida sob o microscópio eletrônico representa a estrutura na superfície fraturada da célula no espécime.
(2) Microscópio eletrônico de varredura
O microscópio eletrônico de varredura (SEM) foi lançado na década de 1960 e a resolução pode chegar a 6-10 nm atualmente.
Seu princípio de funcionamento é que o feixe de elétrons finamente focalizado emitido pelo canhão de elétrons atinge a amostra através da lente do condensador de dois estágios, bobina de deflexão e lente objetiva, escaneia a superfície da amostra e excita elétrons secundários. A quantidade de elétrons secundários gerados está relacionada ao ângulo de incidência do feixe de elétrons, ou seja, relacionada à estrutura da superfície da amostra. Depois que os elétrons secundários são coletados pelo detector, eles são convertidos em sinais ópticos pelo cintilador e, em seguida, convertidos em sinais elétricos pelo tubo fotomultiplicador e amplificador para controlar a intensidade do feixe de elétrons na tela fluorescente e exibir uma imagem de varredura sincronizado com o feixe de elétrons. A imagem é uma imagem tridimensional, refletindo a estrutura da superfície do espécime.
Antes da inspeção, os espécimes do microscópio eletrônico de varredura precisam ser fixados, desidratados e depois pulverizados com uma camada de partículas de metais pesados. Os metais pesados emitem sinais eletrônicos secundários sob o bombardeio do feixe de elétrons.
