Eğitimler

15
Eki

Transmission Electron Microscopy(TEM)

Geçirimli Elektron Mikroskobu, görüntüleme ve kırınım tekniklerini birlikte kullanarak malzemelerin mikro yapısal incelemesini ve kristal yapılarının belirlenmesini birlikte sağlayabilen çok özel bir malzeme karakterizayon  cihazıdır. Bir başka deyişle, nanometre mertebesinde çok küçük ve ince alanlardan, milyon katı büyütmelerde malzemenin kristalagrofik ve morfolojik bilgilerine aynı anda ulaşılmasını olanaklı kılan bir tekniktir.

Yüksek ayırma gücü, aynı anda kırınım ve görüntü bilgilerinin alınabilmesine olanak sağlar. Tem tüm yararlarına rağmen bu tekniğin de belli sınırlamaları vardır: Üç boyutlu bir numuneden alınan iki boyutlu ve kırınım kökenli görüntülerin yorumlanması uzmanlık gerektir. Numene hazırlamak zaman alıcı ve zahmetlidir.

Elektron mikroskopta incelenecek numune kesinlikle katı malzeme olmak zorundadır ve 3mm çapında, 100 mm’den daha ince ve elektron geçirgenliğine sahip (bir kaç mm) bir disk olarak hazırlanma zorunluluğu sorun yaratabilir. Dolayısıyla elektron geçirgenliğine uygun olarak hazırlanamamış bir numuneden bir görüntü kontrastı elde etmek mümkün olamamaktadır.

Tem’in Çalışma Prensibi

Tem’in çalışma prensibi açısından klasik bir projeksiyon cihazına benzetilebilir.

Projeksiyon cihazında ışık kaynağından çıkan ışık bir mercek yardımıyla slayt filmi üzerine düşürülür.

Bu şekilde oluşan görüntü bir objektif merceği yardımıyla belli bir noktaya odaklanır (kesişim noktası).

tem-

Daha sonra görüntü bir ekrana yansıtılır ve ekran-kesişim noktası arasındaki mesafe değiştirilerek görüntünün büyüklüğü ayarlanabilir.

Tem’de ise elektron demeti kondensör lens sistemi kullanılarak numune üzerine odaklanır.

tem-

Oluşan görüntü objektif lens yardımıyla belli bir noktaya odaklanır (kesişim noktası).

Daha sonra bu görüntü bir floresan ekran üzerine düşürülür ve objektif lensler yardımıyla görüntünün boyutu değiştirilebilir.

Elektromanyetik lenslere uygulanan akımın değiştirilmesi, görüntünün büyütülüp küçültülmesini sağlayan bu lenslerin odak uzaklığını değiştirir. Tüm paralel ışınlar odak düzlemine odaklanır. Objektif merceğin arka odak düzlemi nesneden aynı açıda çıkan ışın gruplarını içerir.

tem-3

Arka odak düzlemi numunenin kırınım desenini içerir. Kırınım deseni ve görüntü, görüntüleme sürecinde birlikte oluşur. Daha sonra ara mercekler ışını görüntü oluşumu için görüntü düzlemine ya da kırınım deseni için arka odak düzlemine odaklar.

Görüntü Oluşumu

TEM’de iki temel görüntüleme kipi bulunmakta. Bunlar:

Arka odak düzlemine objektif apertürü yerleştirilerek numunenin görüntülenmesi.

tem-

Ara görüntünün oluştuğu bölgeye SAED (Selected Area Electron Diffraction) apertürü yerleştirilerek kırınım deseninin görüntülenmesi. Kırınım deseni malzemenin kristal yapısı hakkında bilgi edinmemizi sağlar.

tem-

Kırınım Deseni

Görüntüde kontrast elde etmek için objektif merceğin arka odak düzlemindeki demet güzergahına bir objektif apertürü yerleştirilir. Numuneyle etkileşim sonucu saçılan elektronların görüntü üzerine yeniden gelmesi engellenir. Böylece elektronların saçıldığı bölgeler görüntüde karanlık olarak görünecektir. Daha fazla kontrast için daha küçük apertürler kullanılır ancak bu durumda parlaklık azalır.

tem-

Al-Ni-Co dekagonal kuvasikristalinden STEM ile aynı anda alınmış (a) Karanlık bölge ve (b) Z-kontrast görüntüleri.

Yazar: Burak ÖZDEMİR (Makine Teknolojileri Kulübü)