Voir à l'échelle nanométrique par microscopie électronique

Dans le petit monde de la nanotechnologie, la première nécessité pour les chercheurs est de voir ce qu'ils travaillent avec. Microscopes utilisés dans les laboratoires de nanotechnologie aujourd'hui faire exactement cela. Ils viennent avec des acronymes pratiques telles que TEM et SEM et coûtent entre une centaine de milliers à plusieurs millions de dollars.

Pour regarder des objets de taille nanométrique, les microscopes sont souvent plus grand que vous êtes. Au lieu de dominant l'équipement que vous vous tenez sur un banc de laboratoire, vous vous asseyez en face de ces microscopes de bureau de taille et ils tour sur vous.

Microscope électronique utilisée dans le travail avec la nanotechnologie. [Crédit: Gracieuseté de l'Institut national
Microscope électronique utilisée dans le travail avec la nanotechnologie.

Un microscope électronique utilise des électrons pour visualiser des objets nano. Le canon à électrons dans un microscope électronique, est grande parce que vous avez pour accélérer les électrons avant de vous éclairer l'échantillon avec un faisceau d'électrons, et tout ce que courir autour demande un certain espace.

Un microscope électronique utilise également un champ électrique de plusieurs milliers de volts à tirer des électrons sur un échantillon. La tension plus élevée accélère les électrons, résoudre les petites caractéristiques de l'échantillon.




Les microscopes électroniques viennent dans quelques variétés. Le plus commun est un Microscope électronique à balayage (SEM). Dans un SEM, les électrons sont accélérés dans le canon à électrons et passent par une bobine de balayage qui applique un champ électrique pour balayer le faisceau d'électrons sur l'échantillon. (Tout cela se passe dans le vide parce que les électrons ne reçoivent pas loin déplaçant dans l'air.)

Ces électrons excite autres électrons dans l'échantillon, qui sont captés par le détecteur. Un ordinateur tourne le signal du détecteur en une image sur l'écran du moniteur.

Schéma d'un microscope électronique à balayage.
Schéma d'un microscope électronique à balayage.

SEM sont trouvés dans des laboratoires qui enquêtent sur les nanomatériaux. La bonne chose à propos de SEM est qu'il est facile de préparer un échantillon.

Certains SEM sont capables de résoudre les caractéristiques aussi petites que quelques nanomètres. SEM ont une très bonne profondeur de champ, ce qui signifie qu'ils peuvent produire des images nettes d'échantillons bruts.

Si vous avez affaire à un très petit royaume et ont besoin d'obtenir des renseignements sur un échantillon jusqu'à quelques dixièmes de nanomètres (la taille d'un atome) pour voir la structure interne de l'échantillon, vous pouvez utiliser un microscope électronique à transmission ( TEM). Le terme transmission en son nom signifie que les électrons passent à travers l'échantillon.

Schéma d'un microscope électronique à transmission.
Schéma d'un microscope électronique à transmission.

Étant donné que l'image est formée par les électrons passant à travers l'échantillon, l'échantillon doit être très mince. Pour faire un tel échantillon, vous devez trancher et polonais it- conséquent, la préparation de l'échantillon est généralement beaucoup plus impliqués pour un TEM d'une SEM.

Pour produire des images avec une résolution de quelques dixièmes de nanomètres, un TEM utilise une tension beaucoup plus élevée pour accélérer les électrons d'une SEM, ce qui rend le prix de la vignette et le coût d'installation d'un TEM beaucoup plus élevé.

Compte tenu du coût élevé de l'équipement, l'échantillon plus difficile de préparation et une formation plus poussée nécessaire pour utiliser TEM, beaucoup plus de SEM sont à l'usage que les TEM. Pensez SEM que les bêtes de somme de nanolabs et TEM que pur-sang. Seuls ceux qui ont vraiment besoin de la capacité de voir les choses à une très petite échelle ont un TEM dans leur laboratoire.


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