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.

Anot Elektron tabancası

Gözlemleme penceresi

Binokular

Vakum pompası

Yüksek voltaj kaynağı

Numune girişi

Görüntü ekranı

Projeksiyon lensleri

Yoğunlaştırma lensi

Objektif lensi

Film plakaları

MĐKROSKOP KOLONU

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.

C Fe Au

C Fe Au

Atom numarasının etkisi Kalınlığın etkisi

AYDINLIK ALAN GÖRÜNTÜSÜ

50nm

Fe-Cr12-Co12-Ni5-Mo5 Alaşımı

Cr30-Fe30-Mo40 çökelekler

Zr41-Ti13-Ni10-Cu12-Be22 Alaşımı

Metalik cam

ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUM GÖRÜNTÜSÜEELS (Electron Energy Loss Spectrum) Görüntüsü

ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUMUEELS (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 kısmınıkaybederek) yoluna devam eder.

E1

E2

E1≈E2


� 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.

E1

E2

∆E=E1-E2∆E=E1-E2

Isı


� 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.

E2

E1

∆E=E1-E2

X-ışını


� 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, dışorbital 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.

X-ışını

E1>Eb

E1

Eb


� Bu etkileşimlerden sadece karakteristik X-ışını oluşumuna sebep olan durumda meydana gelen enerji kaybı karakteristik bir kayıptır.

M (0.3 keV)

L (2.6 keV)

K (20 keV)

eVEel=

Meydana gelebilecek karakteristik enerji kayıpları:K orbitali için: 20keVL orbitali için: 2.6keVM orbitali için: 0.3keV

Örneğin Eel=200keV için:EELS dedektörüne ulaşan elektronların kinetik enerjileri: K orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 180keVL orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 197.4keVM orbitalinde meydana gelen kayıplar yüzünden: 199.7keV

EELSC:285 eVMo:380 eV

20nm

30 35 40 45 50 55 60 65 70

�iddet

Enerji Kaybı (eV)

ELEKTRON ENERJĐ KAYBI SPEKTRUM GÖRÜNTÜSÜEELS (Electron Energy Loss Spectrum) Görüntüsü

AYDINLIK ALAN GÖRÜNTÜSÜ

YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBĐSĐHIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY (HREM)

HREM

Zirkonyum Alaşımı (Kristal) Zirkonyum Alaşımı (Amorfus)

HREM

AlMgSi alaşımındaki GP zoneları

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

GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBU

Documents

Transcript of GEÇĐRĐMLĐ ELEKTRON MĐKROSKOBU