GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBU
GĐRĐŞ TEM (Transmission Electron Microscope) Büyütme oranı 1Mx Çözünürlük ~1Å Fiyat ~1000 000 $ Kullanım alanları Malzeme Bilimi Biyoloji
ÇALIŞMA PRENSĐBĐ Elektron tabancasından elde edilen elektronlar 100-200kV değerinde hızlandırma voltajı ile numuneye yönledirilirler. Elektronların yönlendirilmesi elektromanyetik lensler kullanılarak yapılır. Numuneden geçebilen elektronlar gözlem ekranının üzerine düşer ve görüntü elde edilir.
MĐKROSKOP KOLONU Yüksek voltaj kaynağı Anot Numune girişi Objektif lensi Elektron tabancası Yoğunlaştırma lensi Projeksiyon lensleri Vakum pompası Binokular Gözlemleme penceresi Görüntü ekranı Film plakaları
GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBU Elektron tabancası Numune girişi Görüntü ekranı
AYDINLIK ALAN GÖRÜNTÜSÜ (Normal Mod) Koyu tonlu bölgeler numuneden daha az sayıda elektronun geçtiği bölgelerdir. Bir bölgeden daha az sayıda elektronun geçmesi demek O bölgenin daha yoğun (büyük atom numarası) Veya daha kalın olduğunu göstrir. Bu yüzden görüntü oluşumunu tepegöze benzetilebilir. Atom numarasının etkisi Kalınlığın etkisi C Fe Au C Fe Au
AYDINLIK ALAN GÖRÜNTÜSÜ Fe-Cr12-Co12-Ni5-Mo5 Alaşımı Zr41-Ti13-Ni10-Cu12-Be22 Alaşımı 50nm Metalik cam Cr30-Fe30-Mo40 çökelekler
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUM GÖRÜNTÜSÜ EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Görüntüsü
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMU EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Gelen elektronların hedefteki atomlarla elastik (enerji kaybına sebep olmayan veya çok az sebep olan) bir şekilde çarpışması. Çarpışma elastik olduğu için elektron sahip olduğu kinetik enerjiyi kaybetmeden (veya çok az bir kısmını kaybederek) yoluna devam eder. E 1 E 1 E 2 E 2
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMU EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Gelen elektronların hedefteki atomların dış orbital elektronlarıyla elastik olmayan bir şekilde çarpışması. Çarpışma sonucunda gelen elektron kinetik enerjisinin bir kısmını dış orbitaldeki elektrona aktarır. Kazanılan bu kinetik enerji dış orbital elektronunu atomdan koparmaya yetmez ancak elektronun kinetik enerjisi bir miktar artar. Ancak atomun kararlı konumuna dönebilmesi için, söz konusu elektron kazandığı kinetik enerjiyi kaybederek eski enerji konumuna geri döner ve çarpışma esnasında kazandığı enerjiyi ısı enerjisi olarak dışarıya verir. Elektronların toplam enerjisinin %99 u bu yolla ısı enerjisine dönüşür. Diğer bir deyişle yaklaşık %1 lik bir enerji x-ışınlarına dönüşür. E 1 E=E 1 -E 2 E=E 1 -E 2 Isı E 2
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMU EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Gelen elektronlar hedefteki atomların çekirdekleriyle elastik olmayan bir şekilde çarpışması. Gelen elektronlar çekirdeğin etkisi altında sahip oldukları kinetik enerjinin bir kısmını kaybederler. Kaybedilen bu kinetik enerji X-ışınları olarak ortaya çıkar. E 1 E=E 1 -E 2 X-ışını E 2
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMU EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Gelen elektronların hedefteki atomların iç orbital elektronlarıyla elastik olmayan bir şekilde çarpışması. Eğer gelen elektronlar içteki (çekirdeğe yakın) orbitallerden elektron koparırsa atomlar kararlıklarını kaybederler. Tekrar karalı hale gelebilmek için dış orbitallerdeki elektronlar iç orbitallerdeki elektron boşluklarını doldururlar. Dış orbitallerdeki elektronların enerjileri iç orbitallerdeki elektronların enerjilerinden daha yüksek olduğu için, dış orbital elektronları iç orbitalleri doldururken belli bir miktar enerji kaybetmek zorundadırlar. Bu kaybedilen enerji X-ışını şeklinde ortaya çıkar. Ortaya çıkan X-ışının enerjisi elektron alışverişi yapan orbitallerdeki elektronların bağlanma enerjilerinin farkına eşittir. E 1 >E b E 1 X-ışını E b
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMU EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Bu etkileşimlerden sadece karakteristik X-ışını oluşumuna sebep olan durumda meydana gelen enerji kaybı karakteristik bir kayıptır. E el =ev M (0.3 kev) L (2.6 kev) K (20 kev) Meydana gelebilecek karakteristik enerji kayıpları: K orbitali için: 20keV L orbitali için: 2.6keV M orbitali için: 0.3keV Örneğin E el =200keV için: EELS dedektörüne ulaşan elektronların kinetik enerjileri: K orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 180keV L orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 197.4keV M orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 199.7keV
EELS C:285 ev Mo:380 ev
ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUM GÖRÜNTÜSÜ EELS (Electron Energy Loss Spectrum) Görüntüsü iddet 20nm 30 35 40 45 50 55 Enerji Kaybı (ev) 60 65 70
AYDINLIK ALAN GÖRÜNTÜSÜ
YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBĐSĐ HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY (HREM)
HREM Zirkonyum Alaşımı (Kristal) Zirkonyum Alaşımı (Amorfus)
HREM
HREM AlMgSi alaşımındaki GP zoneları
HREM
HREM
HREM
AYDINLIK ALAN-HREM Zr41-Ti13-Ni10-Cu12-Be22 Alaşımı
TEM-SEM KIYASLAMA TEM 1000 kx büyütme Numune hazırlama zaman alıcı Numune iletken/yalıtkan WDS-EDS kullanılabiliyor Yüzey topoğrafyası incelenemez HREM ile kristallografik bilgi elde edilebilir. Elektron kırınımı ile kristal yapı belirlenebilir. 1000k $ Đşletmesi maliyetli ve uzmanlık gerektirir SEM 100kx büyütme Numune hazırlamak kolay Numune iletken olmak zorunda WDS-EDS kullanılabiliyor Kırılma yüzeyleri incelenebiliyor Kristalografik bilgi elde edilemez 500k $ Đşletmesi nispeten daha kolay
WHAT IS THIS? Osaka Üniversitesi nde bulunan 3000kV hızlandırma voltajı ile çalışan TEM
THE END