مقدمه

 پيدايش ميكروسكوپ‌هاي الكتروني عبوري (TEM) به صورت تجاري به سال 1940 بازمي‌گردد، اما از سال 1950 به بعد بود كه كاربردهاي گسترده‌اي در بررسي فلزات پيدا نمودند. مهم‌ترين عامل كاهنده در كاربرد TEM مطالعه فلزات در آن سال‌ها به مشكلات تهيه نمونه مربوط مي‌شد. اما امروزه با توجه به روش‌هاي گوناگون تهيه نمونه فلزات، اين نوع ميكروسكوپ‌ها جايگاه خاصي را در ميان متخصصين مواد و متالوژي براي خود ايجاد نموده و باعث بروز نقطه عطف بسياري از پژوهش‌ها و تحقيقات گشته، به آن‌ها سرعت فراواني داده‌اند. امروزه ميكروسكوپ الكتروني عبوري امكان مطالعه موارد متنوعي در مواد گوناگون نظير ويژگي‌هاي ريزساختاري مواد، صفحات و جهات بلوري، نابجايي‌ها، دوقلويي‌ها، عيوب انباشتگي، رسوب‌ها، آخال‌ها، مكانيزم‌هاي جوانه‌زني، رشدو انجماد، انواع فازها و تحولات فازي، بازيابي و تبلور مجدد، خستگي، شكست، خوردگي و … را فراهم آورده‌است. در كل قابليت‌هاي امروزي TEM را مي‌توان مرهون چهار پيشرفت زير دانست كه دوتاي آن‌ها در ساختمان دستگاه و دوتاي ديگر در نحوه تهيه نمونه حاصل شده‌اند:  

- استفاده از چند عدسي جمع‌كننده

- پراش الكتروني سطح انتخابي 

- نازك‌كردن نمونه‌ها براي تهيه نمونه‌هاي شفاف در برابر الكترون‌ها 

- تهيه نمونه به روش ماسك‌برداري

در بررسي مواد، ميكروسكوپ الكتروني عبوري داراي سه مزيت اصلي ذيل است:

1- قابليت دسترسي به بزرگنمايي‌هاي بسيار بالا (حتي بيش از يك ميليون برابر) به دليل به‌كارگيري انرژي بالي الكترون‌ها و در نتيجه طول موج كمتر پرتوها.

2- قابليت مشاهد ساختمان داخلي فلزات و آلياژها به دليل قدرت عبور الكترون‌هاي پر انرژي از نمونه نازك.

3- قابليت بررسي سطوح انتخابي نمونه به دليل وجود حالت بررسي با پراش الكترون‌ها.

مقايسه TEM با OM

به طوور كلي ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مشابه ميكروسكوپ نوري (OM) است با اين تفاوت كه در آن به جاي نور با طول موج حدود Å 5000 از الكترون‌هايي با طول موج حدود Å  05/0 براي روشن كردن نمونه استفاده مي‌شود. اين امر به ميكروسكوپ امكان مي‌دهد كه از نظر تئوري داراي قدرت تفكيك 10⁵ با بهتر از ميكروسكوپ نوري گردد. اما در عمل به علت محدوديت‌هاي مربوط به طراحي عدسي‌ها و روش‌هاي نمونه‌گيري، قدرت تفكيك تنها به Å 2 مي‌رسد كه به نسبتي در حدود 1000 مرتبه از قدرت تفكيك ميكروسكوپ نوري بهتر است. در كارهاي روزمره قدرت تفكيك TEM حدود Å 10 است. قدرت تفكيك زياد ميكروسكوپ عبوري در مقايسه با ميكروسكوپ نوردي امكان كاربرد آن براي بررسي رزساختار فلزات را فراهم مي‌سازد. زيرا امكان مشاهدة اجزاي نمونه تا ابعاد اتمي را ميسر مي‌نمايد.

اين قدرت تفكيك مسلماً بدون زحمت و صرف وقت قابل دستيابي نيست، اما به‌هر حال در دسترس متالورژيست‌ها قرار دارد. بزرگنمايي زياد نيز براي استفاده كامل از قدرت تفكيك ميكروسكوپ ضروري است. با وجود اين حتي با بزرگنمايي‌هاي حدود 1000 نيز نتايج TEM به مراتب روشن‌تر از نتايج ميكروسكوپ نوري است. پرتوي روشن‌كننده در TEM الكترون و در OM، امواج نوري مركب است. يك عدسي الكتروني ساده قادر است بزرگنمايي را حدود 50 تا 200 برابر افزايش دهد.

اجزاي ميكروسكوپ الكتروني عبوري TEM Parts

در شكل اجزاي اصلي يك ميكروسكوپ الكتروني عبوري نشان داده شده‌است. اين طرح بنا به مورد كاربرد، به منظور به‌كارگيري انواع اثرات متقابل الكترون و نمونه اصلاح يا ترميم‌شده و به تجهيزات كمكي و ويژه مجهز مي‌گردد. همان‌طور كه مشاهده مي‌شود از اجزاي اصلي يك دستگاه TEM، مي‌توان تفنگ الكتروني، عدسي جمع‌كننده، رديف‌كننده پرتو، نگهدارنده نمونه، عدسي شيئي، عدسي تصويري، سيستم‌هاي ازبين برنده آلودگي، پرده فلورسنت و دوربين عكاسي را برشمرد. كل سيستم در خلاء حداقل ^4-10  تور قرار دارد تا مسير آزاد طولاني براي الكترون‌ها موجود باشد. در شكل (3) نيز مسير حركت پرتوهاي الكتروني نشان داده شده‌است.