Construction:
Un TEM se compose de plusieurs composants clés:
1. Pistolet électronique:
- génère un faisceau d'électrons à haute énergie.
- utilise généralement un filament de tungstène chauffé comme source d'électrons.
- Les électrons sont accélérés par une haute tension (généralement 100-300 kV).
2. Système d'objectif du condenseur:
- concentre le faisceau d'électrons sur l'échantillon.
- Permet de contrôler l'intensité et la taille du faisceau.
3. Étape de l'échantillon:
- tient l'échantillon, des tranches ou des films généralement minces.
- Permet un mouvement précis et l'inclinaison de l'échantillon.
4. Objectif objectif:
- L'objectif le plus important du système.
- Crée une image agrandie de l'échantillon.
- a une longueur focale très courte pour une haute résolution.
5. Lentille intermédiaire:
- relaie l'image de l'objectif de l'objectif à l'objectif du projecteur.
- Peut être utilisé pour ajuster le grossissement et le contraste d'image.
6. Lentille projecteur:
- amplifie encore l'image et le projette sur l'écran de visualisation ou un appareil photo numérique.
7. Affichage de l'écran / détecteur:
- Affiche l'image finale.
- Peut être un écran fluorescent ou un appareil photo numérique.
8. Système de vide:
- maintient un vide élevé dans la colonne du microscope.
- Empêche la diffusion du faisceau d'électrons par les molécules d'air.
9. Alimentation:
- Fournit la haute tension requise pour le pistolet électronique.
- fournit également de l'énergie aux objectifs et aux autres composants.
Fonctionnement:
1. Génération du faisceau d'électrons:
- Le pistolet électronique émet un faisceau d'électrons à haute énergie.
2. Focus du faisceau:
- Les lentilles du condenseur concentrent le faisceau sur l'échantillon.
3. Interaction des échantillons:
- Le faisceau d'électrons interagit avec l'échantillon.
- Certains électrons passent à travers l'échantillon, tandis que d'autres sont dispersés.
4. Formation d'image:
- La lentille objective magnifie l'image formée par les électrons dispersés et transmis.
- Les lentilles intermédiaires et projecteurs agrandissent encore l'image.
5. Visualisation de l'image:
- L'image s'affiche sur l'écran de visualisation ou capturée par un appareil photo numérique.
Formation d'image dans TEM:
TEM repose sur la diffusion des électrons par l'échantillon. Différents matériaux ont des capacités de diffusion différentes:
- Atomes lourds disperser les électrons plus fortement que les atomes légers.
- Matériaux denses disperser les électrons plus fortement que les matériaux moins denses.
diffusion d'électrons:
- Dispersion élastique:les électrons changent de direction mais pas de l'énergie.
- Diffusion inélastique:les électrons perdent de l'énergie à l'échantillon.
Contraste de l'image:
- Le contraste d'image est déterminé par la différence de diffusion entre différentes parties de l'échantillon.
- Les zones avec une diffusion élevée d'électrons semblent sombres, tandis que les zones à faible diffusion semblent brillantes.
Applications de TEM:
- Science des matériaux:étude des structures cristallines, des défauts et des phases.
- Biologie:Étude des cellules, des organites et des virus.
- Nanotechnologie:caractérisation des nanomatériaux et des dispositifs.
- Géologie:analyse de la composition et de la structure minérales.
Avantages de TEM:
- Haute résolution:peut atteindre une résolution atomique.
- Haute grossissement:peut agrandir les objets jusqu'à un million de fois.
- Fournit des informations sur la structure interne des matériaux.
Inconvénients de TEM:
- nécessite des spécimens minces (généralement moins de 100 nm).
- Peut être coûteux à acheter et à exploiter.
- Le spécimen peut être endommagé par le faisceau d'électrons.
Conclusion:
Le TEM est un outil puissant pour étudier la structure et la composition des matériaux à l'échelle nanométrique. Sa capacité à visualiser et à analyser la structure atomique des matériaux le rend indispensable dans de nombreux domaines de la science et de l'ingénierie.
