Strumento per microscopio elettronico a trasmissione

Microscopio elettronico a trasmissione (TEM), tipo di microscopio elettronico che ha tre sistemi essenziali: (1) una pistola elettronica, che produce il fascio di elettroni, e il sistema a condensatore, che focalizza il raggio sull'oggetto, (2) il produttore di immagini sistema, costituito dall'obiettivo obiettivo, palco mobile del campione e lenti intermedie e del proiettore, che focalizzano gli elettroni che passano attraverso il campione per formare un'immagine reale, altamente ingrandita, e (3) il sistema di registrazione delle immagini, che converte l'immagine dell'elettrone in qualche forma percettibile all'occhio umano. Il sistema di registrazione delle immagini di solito consiste in uno schermo fluorescente per la visualizzazione e la messa a fuoco dell'immagine e una fotocamera digitale per registrazioni permanenti. Inoltre, sono necessari un sistema di aspirazione, costituito da pompe e relativi manometri e valvole associati e alimentatori.

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La pistola elettronica e il sistema a condensatore

La fonte di elettroni, il catodo, è un filamento di tungsteno a forma di V riscaldato o, in strumenti ad alte prestazioni, una bacchetta appuntita di un materiale come il lantanio hexaboride. Il filamento è circondato da una griglia di controllo, a volte chiamata cilindro di Wehnelt, con un'apertura centrale disposta sull'asse della colonna; l'apice del catodo è disposto a giacere in corrispondenza o appena sopra o sotto questa apertura. Il catodo e la griglia di controllo hanno un potenziale negativo pari alla tensione di accelerazione desiderata e sono isolati dal resto dello strumento. L'elettrodo finale della pistola elettronica è l'anodo, che assume la forma di un disco con un foro assiale. Gli elettroni lasciano il catodo e lo scudo, accelerano verso l'anodo e, se la stabilizzazione dell'alta tensione è adeguata, passano attraverso l'apertura centrale a energia costante. Il controllo e l'allineamento della pistola elettronica sono fondamentali per garantire un funzionamento soddisfacente.

L'intensità e l'apertura angolare del raggio sono controllate dal sistema di lenti a condensatore tra la pistola e il campione. Una singola lente può essere utilizzata per far convergere il raggio sull'oggetto, ma, più comunemente, viene impiegato un doppio condensatore. In questo il primo obiettivo è forte e produce un'immagine ridotta della sorgente, che viene quindi ripresa dalla seconda lente sull'oggetto. Tale disposizione è economica dello spazio tra la pistola elettronica e lo stadio dell'oggetto ed è più flessibile, poiché la riduzione delle dimensioni dell'immagine della sorgente (e quindi la dimensione finale dell'area illuminata sul campione) può essere variata ampiamente controllando il primo obiettivo. L'uso di una piccola dimensione del punto minimizza i disturbi nel campione dovuti al riscaldamento e all'irradiazione.

Il sistema di produzione di immagini

La griglia del campione viene trasportata in un piccolo supporto in una fase mobile del campione. L'obiettivo di solito ha una breve lunghezza focale (1-5 mm [0,04-0,2 pollici]) e produce un'immagine intermedia reale che viene ulteriormente ingrandita dall'obiettivo o dagli obiettivi del proiettore. Un singolo obiettivo del proiettore può fornire un intervallo di ingrandimento di 5: 1 e mediante l'uso di poli intercambiabili nel proiettore è possibile ottenere un intervallo più ampio di ingrandimenti. Gli strumenti moderni impiegano due obiettivi per proiettori (uno chiamato obiettivo intermedio) per consentire una maggiore gamma di ingrandimenti e per fornire un maggiore ingrandimento complessivo senza un aumento commisurato della lunghezza fisica della colonna del microscopio.

Per motivi pratici di stabilità e luminosità dell'immagine, il microscopio viene spesso utilizzato per fornire un ingrandimento finale di 1.000–250.000 × sullo schermo. Se è richiesto un ingrandimento finale più elevato, può essere ottenuto mediante ingrandimento fotografico o digitale. La qualità dell'immagine finale al microscopio elettronico dipende in gran parte dall'accuratezza delle varie regolazioni meccaniche ed elettriche con le quali i vari obiettivi sono allineati tra loro e al sistema illuminante. Le lenti richiedono alimentatori con un alto grado di stabilità; per i più alti standard di risoluzione, è necessaria una stabilizzazione elettronica migliore di una parte su un milione. Il controllo di un moderno microscopio elettronico viene effettuato da un computer e sono disponibili software dedicati.

Registrazione di immagini

L'immagine dell'elettrone è monocromatica e deve essere resa visibile all'occhio, consentendo agli elettroni di cadere su uno schermo fluorescente montato alla base della colonna del microscopio o catturando l'immagine digitalmente per la visualizzazione sul monitor di un computer. Le immagini computerizzate sono archiviate in un formato come TIFF o JPEG e possono essere analizzate o elaborate prima della pubblicazione. L'identificazione di aree specifiche di un'immagine, o pixel con caratteristiche specifiche, consente di aggiungere colori spuri a un'immagine monocromatica. Questo può essere di aiuto per l'interpretazione visiva e l'insegnamento e può creare un'immagine visivamente attraente dall'immagine grezza.