透過型電子顕微鏡（TEM）は、材料科学やナノテクノロジーなどの分野で不可欠な研究ツールです。 TEMに慣れていない研究者にとって、その基本原則と運用を理解することは、この機器を効率的に利用するために重要です。 TEM試験は、主に、要素分布、相組成、結晶欠陥などを含む材料の微細構造特性に焦点を当てています。これらの特性は、異なる位相粒子のサイズ、形状、分布、および結晶欠陥の密度と分布として顕微鏡レベルで現れます。 TEMを通じて、研究者は材料の内部構造をより深く理解することができ、それによりその特性と潜在的な用途を評価できます。
分光計、X線回折計などの他の分析機器と比較して、TEMの最大の利点は、その超高空間分解能です。 TEMは、材料の元素組成を検出するだけでなく、原子レベルの結晶構造を分析し、現場観測を達成することもできます。この能力により、TEMはナノスケールの研究におけるかけがえのないツールになります。 Jinjian Laboratoryには、テスト、識別、認定、および研究開発サービスを提供するサードパーティのテストおよび分析機関として、専門的な技術チームがあるだけでなく、正確なTEMテストサービスを提供する高度なテスト装置も装備されています。
TEMが原子レベルの高解像度を達成できる理由は、照明源として非常に短い波長の高速電子ビームを使用するためです。通常の光学顕微鏡の分解能は、照明ビームの波長によって制限されますが、電子ビームの波長は可視光よりもはるかに短いため、TEMの解像度は従来の顕微鏡の分解能よりもはるかに高くなります。さらに、電子ビームの波粒子の二重性により、TEMは材料の原子レベルイメージングを実現できます。
基本TEMの構造と機能
TEMの基本構造には、電子ガン、コンデンサー、サンプルステージ、目的レンズ、中間ミラー、投影ミラーなどの主要なコンポーネントが含まれます。電子ガンは、コンデンサーレンズに焦点を合わせた高速電子ビームを生成します。サンプルステージには、サンプルが正確に配置され、客観的なレンズと中間ミラーがサンプルの画像をさらに拡大します。投影ミラーは、拡大画像を蛍光スクリーンまたは検出器に投影します。これらのコンポーネントの共同作業により、TEMはサンプルの高倍率イメージングと分析を実現できます。
TEMには、主に拡大イメージングモード、電子回折モード、スキャン透過モード（STEM）の3つの作業モードがあります。拡大イメージングモードでは、TEMは従来の光学顕微鏡に似ており、サンプルの形態画像を取得します。電子回折モードでは、TEMはサンプルの回折パターンをキャプチャし、その結晶構造を反映しています。 STEMモードでは、TEMは電子ビームに焦点を合わせることでポイントごとにサンプルポイントをスキャンし、高解像度のイメージングを実現するために検出器で信号を収集します。
TEMイメージングの違い：明るいフィールドイメージ、ダークフィールド画像、中央の暗いフィールドイメージ
明るいフィールド画像：送信されたビームが画像のために目的開口部を通過することのみを可能にし、サンプルの全体的な構造を表示します。
ダークフィールド画像と中央の暗いフィールド画像：特定の回折ビームは目的開口部を通過し、中央の暗いフィールドイメージは、通常は画像型の品質を備えた透過軸方向に沿った回折ビームのイメージングを強調します。
TEMの異常は、球面異常、色素異常、乱視を含む電子顕微鏡の分解能を制限する主な要因です。球状異常は、磁気レンズの中心およびエッジ領域の電子の屈折力の違いによって引き起こされます。色素異常は電子エネルギーの分散によるものであり、乱視は磁場の非軸方向の性質によって引き起こされます。回折の違いは、開口部のフラウンホーファー回折効果によって引き起こされます。
コントラストタイプのTEM
TEMのコントラストは、厚さのコントラスト、回折コントラスト、位相コントラスト、Zコントラストなど、電子と物質間の相互作用によって生成される散乱によって引き起こされます。厚さのコントラスト：サンプルの異なるマイクロ領域の原子数と厚さの違いによって引き起こされるサンプルの表面特性と形態学的特徴を反映しています。回折コントラスト：異なるブラッグ条件に準拠したサンプル内の異なる結晶学的配向により、回折強度は場所によって異なります。位相コントラスト：サンプルが十分に薄い場合、サンプルに浸透する電子ビーム波の位相差はコントラストを生成します。これは高解像度のイメージングに適しています。 Zコントラスト：STEMモードでは、画像の明るさは原子数の正方形に比例し、要素分布の観察に適しています。これらの基本的な知識を習得することにより、TEMユーザーはこのツールをより効果的に活用して、材料の微細構造分析を行うことができます。
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