Uploaded by Mohamed taha

البحث

advertisement
‫‪Search for‬‬
‫المٌكروسكوب االلكترونً النافذ‬
‫‪Transmission electron microscopy‬‬
‫)‪(TEM‬‬
‫األسم ‪ :‬محمد عبدهللا عبدهللا سٌلم‬
‫الفرقه ‪ :‬الرابعة‬
‫الشعبة ‪ :‬مٌكروبٌولوجً خاص‬
‫تحت اشراؾ‬
‫أ‪.‬د ‪ٌ:‬اسر عبد الراضً‬
‫‪0‬‬
‫المٌكروسكوب االلكترونً النافذ‬
‫)‪Transmission electron microscopy (TEM‬‬
‫مع تطور أجهزة التكبٌر أصبح باإلمكان رؤٌة المواد على المستوى الذري مما فتح المجال لتكنولوجٌا النانو‬
‫لتتطور وتنتشر‪ .‬جهاز المٌكروسكوب االلكترونً النافذ والذي ٌعرؾ باالسم ‪Transmission electron‬‬
‫‪ microscopy‬وٌختصر فً (‪ )TEM‬هو أحد أهم أجهزة التكبٌر‪ .‬من خالل اسمه ٌمكننا التنبؤ بالتقنٌة التً ٌعمل‬
‫بها المٌكروسكوب االلكترونً حٌث ٌنفذ شعاع من االلكترونات من عٌنة رقٌقة جدا‪ ،‬وٌتفاعل معها‪ .‬تتكون‬
‫الصورة من تفاعل االلكترونات النافذة من العٌنة حٌث ٌمكن أن تكبر الصورة وتركز على شاشة فلورٌسنت أو‬
‫على طبقة من فٌلم فوتوجرافً‪ ،‬أو أن ترصد بواسطة كامٌرا فٌدٌو ‪.CCD‬‬
‫ٌستطٌع المٌكروسكوب االلكترونً النافذ أن ٌكون صور بدقة تحلٌلٌة عالٌة جدا اكبر بكثٌر من تلك التً ٌمكن أن‬
‫نحصل علٌها من المٌكروسوب الضوئً التقلٌدي والسبب فً ذلك ٌعود إلى الطول الموجً القصٌر المصاحب‬
‫لاللكترونات (موجة دبرولً ‪ .)de Broglie‬وهذا ٌجعلنا نستخدم هذه األداة لرؤٌة تفاصٌل دقٌقة تصل فً دقتها‬
‫إلى رؤٌة صؾ من الذرات‪ .‬هذه الدقة جعلت جهاز المٌكروسكوب االلكترونً النافذ أداة تحلٌلٌة هامة تستخدم فً‬
‫العدٌد من المجاالت العلمٌة فً الفٌزٌاء والبٌولوجً باإلضافة إلى تطبٌقاتها فً أبحاث السرطان وعلم الفٌروسات‬
‫وفً علوم المواد ‪ materials science‬مثل بحوث أشباه الموصالت والنانوتكنولوجً‪.‬‬
‫كما ٌمكن استخدام أنماط تشؽٌل مختلفة فً جهاز المٌكروسكوب االلكترونً النافذ ‪ TEM‬للتعرؾ على التراكٌب‬
‫الكٌمٌائٌة للعٌنة والتركٌب البلوري وااللكترونً أٌضا‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫أول مٌكروسكوب الكترونً نافذ ‪ TEM‬تم تركٌبه فً ‪I. G Farben-Werke‬‬
‫واآلن هو فً متحؾ فً مدٌنة مٌونخ بألمانٌا‬
‫مخطط ألول مٌكروسكوب الكترونً تم الحصول علٌه من دفتر العالم ‪ Ruska‬فً العام ‪ 1391‬كان قادرا على‬
‫التكبٌر ‪ 11‬مرة فقط‬
‫‪2‬‬
‫افترض العالم ‪ Ernst Abbe‬إن القدرة التحلٌلٌة ألي مٌكروسكوب تعتمد على الطول الموجً للضوء المستخدم وبالتالً‬
‫فان المٌكروسكوبات التقلٌدٌة المعتمدة على الضوء المرئً سوؾ ٌكون لها حد أقصى للقدرة التحلٌلٌة ال ٌمكن أن تتجاوزه‬
‫بأي حال من األحوال ولهذا طور العالم ‪ Koehler‬جهاز مٌكروسكوب ٌعمل باألشعة الفوق بنفسجٌة وبالرؼم من أن ذلك‬
‫زاد القدرة التحلٌلٌة إال أن اعتماد هذا المٌكروسكوب على استخدام بصرٌات مصنعة من الكوارتز ‪،‬الن الزجاج العادي‬
‫ٌمتص األشعة فوق البنفسجٌة‪ ،‬جعل سعره مرتفعا جدا‪ .‬عند هذه المرحلة أصبح واضحا لدى العلماء أن الحصول على‬
‫صور دقٌقة بحجم أجزاء من المٌكرون مستحٌال نظرا لقٌود الطول الموجً للضوء المستخدم‪.‬‬
‫مع المزٌد من االكتشافات التً بدأت فً العام ‪ 1181‬بواسطة العالم ‪ Plücker‬الذي استطاع التحكم فً أشعة الكاثود (وهً‬
‫حزمة من االلكترونات ولكن لم ٌكن ذلك معروفا إال بعد تجارب العالم ج ج طومسون) بواسطة المجاالت المؽناطٌسٌة‪.‬‬
‫تمكن العالم ‪ Riecke‬فً العام ‪ 1131‬من تبئٌر أشعة الكاثود بواسطة المجاالت المؽناطٌسٌة مما ٌعنً انه استطاع تصمٌم‬
‫عدسة مؽناطٌسٌة بسٌطة‪.‬‬
‫فً العام ‪ 1391‬فً الجامعة التكنولوجٌة فً برلٌن قام العالم ‪ Max Knoll‬برئاسة فرٌق بحثً بتطوٌر عدسات للتحكم فً‬
‫أشعة الكاثود الستخدامها فً الحصول على صور مكبرة‪ .‬وبعد ثالثة أعوام من األبحاث والتجارب تمكن العالم ‪Max‬‬
‫‪ Knoll‬وفرٌقه من الحصول على أول صورة مكبرة لشبكة وضعت فوق فتحة االنود وكان هذا فً العام ‪.1391‬‬
‫فً‬
‫نفس العام تمكن العالم ‪ Reinhold Rudenberg‬فً شركة سٌمٌنز ‪ Siemens company‬من الحصول على براءة‬
‫اختراع للعدسة الكهروستاتٌكٌة فً المٌكروسكوب االلكترونً‪.‬‬
‫فً ذلك الوقت كان السلوك المزدوج لاللكترونات معروفا من خالل الفرضٌة التً وضعها العالم دي برولً ‪De Broglie‬‬
‫‪ hypothesis‬وهً أن كل جسٌم له سلوك موجً وبالتالً وجد أن اإللكترون ٌسلك سلوك موجً باإلضافة إلى سلوكه‬
‫الجسٌمً مثله مثل الضوء تماما وبالرؼم من أن فرضٌة دبرولً وضعت فً العام ‪ 1391‬إال أن الفرٌق البحثً المكلؾ‬
‫بتطوٌر قدرة المٌكروسكوب لم ٌكن ٌعلم بهذه الفرضٌة حتى العام ‪( 1399‬لم ٌكن لدٌهم شبكة انترنت فً ذلك الوقت)‬
‫وبمجرد أن وصلتهم تلك الفرضٌة والتجارب التً أكدت صحتها الحظ العلماء انه باإلمكان استخدام الموجة المصاحبة‬
‫لإللكترون فً عملٌة التكبٌر فً المٌكروسكوبات الن هذه الموجة اصؽر كثٌرا من الطول الموجً للضوء المرئً (الطول‬
‫الموجً المتوسط للضوء ‪ 8555‬انجستروم فً حٌن إن الطول الموجً المصاحب لإللكترون فً حدود ‪ 1‬انجستروم)‬
‫وبالتالً ٌمكن تطوٌر أجهزة تكبر األشٌاء على المستوى الذري‪ .‬فً العام ‪ 1399‬تم الحصول على أول نجاح للحصول‬
‫على صور مكبرة لعٌنة من ألٌاؾ القطن قبل أن تصاب العٌنة بالضرر نتٌجة الصطدام االلكترونات بها‪.‬‬
‫بعد هذا النجاح ازداد االهتمام بالمٌكروسكوب االلكترونً من قبل العدٌد من المجموعات البحثٌة لتطوٌره واستمر التطوٌر‬
‫اٌضا فً شركة سٌمٌنز للحصول على صور لعٌنات بٌولوجٌة وفً العام ‪ 1391‬تم بناء أول جهاز ‪.TEM‬‬
‫بعد الحرب‬
‫العالمٌة الثانٌة استمر العالم ‪ Ruska‬فً شركة سٌمٌنز بتطوٌر المٌكروسكوب االلكترونً لٌحصل على تكبٌر وصل إلى‬
‫‪ 155,555‬مرة‪ .‬وللعلم فان تصمٌمه هذا الزال مستخدما فً االجهزة الحدٌثة حالٌا‪ .‬وقد عقدت العدٌد من المؤتمرات‬
‫العلمٌة المتخصصة حول هذا الجهاز تحت اسم مؤتمر المٌكروسكوب االلكترونً بدأت فً العام ‪ 1399‬والثانً فً ‪1385‬‬
‫وبعدها فً العام ‪.1389‬‬
‫بتطوٌر جهاز ‪ TEM‬تم تطوٌر تقنٌات أخرى منها المٌكروسكوب االلكترونً الماسح النافذ والذي ٌعرؾ باسم ‪scanning‬‬
‫‪ transmission electron microscopy‬والذي ٌختصر بـ (‪ )STEM‬وتم تطوٌر هذا الجهاز فً السبعٌنات من القرن‬
‫الماضً بواسطة العالم ‪ Albert Crewe‬فً جامعة شٌكاؼو بعد تصمٌم المدفع االلكترونً الذي ٌعمل بالمجال الكهربً‬
‫‪ field emission gun‬وتحسٌن العدسات المؽناطٌسٌة‪ .‬وهذا الجهاز استخدم لرؤٌة ذرات الكربون فً ؼشاء رقٌق مرسب‬
‫على شرٌحة‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ ‬األجزاء األساسٌة فً المٌكروسكوب االلكترونً النافذ ‪TEM‬‬
‫ٌتكون جهاز ‪ TEM‬من أجزاء رئٌسٌة عدٌدة تشمل نظام مفرؼة الهواء ‪ vacuum system‬والذي ٌوفر الفراغ فً داخل‬
‫الجهاز لٌسهل على االلكترونات الوصول إلى العٌنة بدون أن تصطدم فً الؽازات داخله‪ ،‬وكذلك ٌوجد العدٌد من العدسات‬
‫الكهرومؽناطٌسٌة‪ ،‬وألواح التوجٌه الكهروستاتٌكٌة‪ ،‬وهذه تمكن المستخدم من التحكم فً الشعاع االلكترونً‪ .‬كما ٌوجد أٌضا‬
‫ؼرفة العٌنة التً ٌمكن التحكم بموضعها فً الجهاز لتحرٌك العٌنة داخل الجهاز تحت الشعاع االلكترونً‪ .‬كما توجد أجهزة‬
‫عرض الصورة المتكونة من االلكترونات التً نفذت من العٌنة‪ .‬ولمزٌد من التفصٌل سوؾ نشرح هذه األجزاء األساسٌة‬
‫بمزٌد من التفصٌل‪.‬‬
‫مخطط ٌوضح األجزاء األساسٌة فً جهاز ‪TEM‬‬
‫‪4‬‬
‫مصدر االلكترونات فً أعلى الجهاز حٌث تعمل العدسات (‪ 9‬و‪ 1‬و ‪ )1‬على تركٌز الشعاع االلكترونً على‬
‫العٌنة وتنفذ من العٌنة على شاشة العرض (‪ .)15‬وأزرار التحكم بالشعاع االلكترونً على الٌمٌن ‪ 19‬و ‪) 19‬‬
‫‪ ‬مصدر االلكترونات المدفع االلكترونً‪Electron Gun‬‬
‫الجزء األساسً فً الجهاز هو مصدر االلكترونات والذي ٌعرؾ باسم المدفع االلكترونً والذي ٌكون فً أعلى‬
‫الجهاز وٌتكون من فتٌلة من التنجسٌتن فً شكل فتٌلة ذات طرؾ حاد او من عنصر ‪lanthanum‬‬
‫‪ )LaB6( hexaboride‬فً صورة بلورة مفردة‪ٌ .‬تم توصٌل الفتٌلة فً مصدر فرق جهد عالً ٌتراوح بٌن‬
‫‪ 155‬الى ‪ 955‬الؾ فولت ٌولد تٌار كافً لٌعطً انبعاث الكترونً اما بطرٌقة االنبعاث‬
‫الحراري ‪ thermionic‬او بطرٌقة االنبعاث بواسطة المجال الكهربً ‪.field electron emission‬‬
‫‪5‬‬
‫فتٌلة بلورة‪LaB6‬‬
‫فتٌلة التنجستن‬
‫‪6‬‬
‫شكل ٌوضح المدفع االلكترونً‬
‫‪ ‬العدسات ‪Lenses‬‬
‫مثل المٌكروسكوب الضوئً فان جهاز ‪ٌ TEM‬ستخدم عدسات إلظهار صور دقٌقة ومفصلة‪ .‬والعدسات فً هذه‬
‫األجهزة تعمل بشكل مختلؾ تماما‪ .‬فهً لٌست مصنوعة من الزجاج بل هً عدسات مصنوعة من مؽناطٌسات‬
‫قادرة على توجٌه مسار االلكترونات‪ .‬وبفعل ذلك تقوم هذه العدسات بتوجٌه االلكترونات والتحكم فً مسارها‪،‬‬
‫مما ٌضمن أن تصل االلكترونات إلى المكان المطلوب بدقة‪.‬‬
‫نظام العدسات المستخدم ٌتكون من ثالثة مراحل وهً العدسات المجمعة ‪ condensor lenses‬والعدسات‬
‫الشٌئٌة ‪ objective lenses‬وعدسات اإلسقاط ‪ .projector lenses‬ووظٌفة العدسات المجمعة هو التحكم‬
‫فً شكل الشعاع االلكترونً فً حٌن أن وظٌفة العدسات الشٌئٌة هو تركٌز الشعاع االلكترونً على العٌنة‪ .‬اما‬
‫عدسات اإلسقاط فهً التً تستخدم لتوسعة الشعاع وعرضه على كامل شاشة العرض الفلورٌسنت إلظهار‬
‫الصورة‪ .‬وهذه العدسات هً المسؤلة عن التكبٌر حٌث ان التكبٌر ٌعتمد على النسبة بٌن المسافات بٌن العدسة‬
‫العٌنة والعدسة الشٌئٌة ومستوى الصورة المتكونة‪ .‬كما قد توجد أٌضا عدسات إضافٌة تقوم بتحسٌن جودة‬
‫الصورة وتصحٌح الزٌػ الذي قد ٌنتج بسبب عدم التماثل فً الشعاع االلكترونً والذي ٌعرؾ باسم‬
‫(‪.)astigmatism‬‬
‫‪ ‬موجهات الشعاع االلكترونً ‪Electron Beam Manipulation‬‬
‫ٌتم التحكم فً الشعاع االلكترونً من خالل تفاعل االلكترونات مع المجال المؽناطٌسً حٌث ٌؤثر المجال‬
‫المؽناطٌسً على االلكترونات المتحركة بسرعة معٌنة بقوة مؽناطٌسٌة ٌمكن من خاللها توجه الشعاع‬
‫االلكترونً داخل المٌكروسكوب االلكترونً النافذ ‪ TEM.‬كذلك ٌستخدم المجال الكهربً االستاتٌكً لتوجٌه‬
‫مسار الشعاع االلكترونً بزاوٌة معٌنة‪ .‬وباستخدام هذٌن المجالٌن معا ٌتم تشؽٌل الجهاز بنظام‪STEM.‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ ‬شاشة العرض ‪Display Screen‬‬
‫ٌتكون نظام العرض فً جهاز ‪ TEM‬من شاشة فسفورٌة‪ ،‬مصنوعة من كبرٌتٌد الزنك لتمكن المستخدم من‬
‫الحصول على صور مباشرة‪ .‬كما ٌمكن أن ٌحتوي الجهاز على شاشة متصلة بشرٌحة الكترونٌة‬
‫تعرؾ ‪ CCD‬وهً التً تستخدم فً الكامٌرات الرقمٌة وكامٌرات الفٌدٌو للحصول على صور‬
‫رقمٌة‪.‬‬
‫‪ ‬مفرغة الهواء ‪Vacuum system‬‬
‫لكً تنطلق االلكترونات من الفتٌلة وتصل الى العٌنة فان جهاز ‪ٌ TEM‬عمل عند ضؽط منخفض ٌصل الى ‪15‬‬
‫‪-‬‬
‫‪ Pa9‬وذلك من خالل سحب الهواء بواسطة مفرؼة الهواء فنحصل على وسط تتحرك فٌه االلكترونات بحرٌة‬
‫بدون تصادمات مع ذرات الهواء تعٌق وصولها للعٌنة وكذلك لمنع حدوث أي تفرٌػ كهربً عند تطبٌق فرق جهد‬
‫عالً لتعجٌل االلكترونات داخل الجهاز‪.‬‬
‫ٌتكون نظام تفرٌػ الهواء فً الجهاز من عدة مراحل المرحلة االولى تبدأ باستخدام مضخة هواء دورانٌة تعرؾ‬
‫باسم ‪ rotary pump‬لتصل بالضؽط فً داخل الجهاز إلى قٌمة معٌنة لتبدأ بعدها المضخة الثانٌة فً العمل‬
‫وهً‬
‫مضخة‬
‫االنتشار‬
‫والتً‬
‫تعرؾ‬
‫باالسم ‪pump‬‬
‫‪ diffusion‬كما‬
‫ٌمكن‬
‫استخدام‬
‫مضخة‬
‫التٌربوا ‪turbomolecular pumps‬للحصول على ضؽط منخفض فً حدود ‪ٌ Pa 3−15 – 1−15‬سمح‬
‫بتشؽٌل الجهاز عند فرق جهد عالً بدون حدوث تفرٌػ كهربً‪ .‬وهذه المضخات متصلة بالجهاز وٌمكن التحكم‬
‫بها من خالل الصمامات المتوفرة لفصل وتوصٌل المضخات فً الجهاز‬
‫‪ ‬حامل العٌنة ‪Specimen stage‬‬
‫ٌجب أن ٌسمح تصمٌم حامل العٌنة بان ٌوضع فً داخل الجهاز بدون إحداث زٌادة فً الضؽط‪ .‬وحامل العٌنة‬
‫ٌتكون من شبكة دائرٌة بقطر ‪ 9‬سم وهو الحجم القٌاسً وٌمكن أن ٌوجد فً حاالت نادرة حامل بقطر ‪ 9.9‬سم‬
‫وذلك فً حالة الحاجة إلى إمالة العٌنة أثناء الفحص مثل فحص شًء معدنً حٌث ٌتطلب فحص العٌنة من عدة‬
‫زواٌا حٌث تخترق االلكترونات عٌنة بسمك ‪ nm155‬وٌمكن التحكم بسمك االختراق من خالل فرق جهد‬
‫تعجٌل االلكترونات‪.‬‬
‫كما ٌسمح تصمٌم حامل العٌنة بتحرٌك العٌنة وهً داخل الجهاز وذلك لفحص مناطق محددة من العٌنة وعملٌة‬
‫التحكم بالعٌنة تحت الفحص عملٌة معقدة وقد مرت بالكثٌر من التطوٌرات والتحدٌثات‪ ،‬وحالٌا استخدم فٌها‬
‫الكمبٌوتر مع الموتور الناقل لٌعطٌه التعلٌمات الدقٌقة لتحدٌد مكان العٌنة بالنسبة للشعاع االلكترونً وكذلك‬
‫تحرٌك العٌنة بسرعة قد تصل إلى بضع نانومترات لكل دقٌقة‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫حامل العٌنة وهً عبارة عن شبكة‬
‫‪ ‬طرق تكوٌن الصورة ‪Imaging methods‬‬
‫طرق تكوٌن الصورة فً جهاز ‪ TEM‬تستخدم المعلومات التً تكون فً األمواج المصاحبة لاللكترونات‬
‫والناتجة من تفاعلها مع العٌنة‪ .‬وتسمح عدسات اإلسقاط بتوجٌه أمواج االلكترونات وتوزٌعها على شاشة‬
‫العرض‪ .‬وتعبر شدة اإلضاءة التً تظهر على شاشة العرض عن متوسط سعة الدوال الموجٌة لاللكترونات النافذة‬
‫من العٌنة‪.‬‬
‫وبالتالً تم استخدام عدة طرق للحصول على الصورة لتحسٌن امواج االلكترونات التً تنفذ من العٌنة والحصول‬
‫منها على معلومات مفٌدة‪ .‬تعتمد الصور المتكونة على سعة الشعاع االلكترونً وكذلك على طور هذه‬
‫االلكترونات التً تستخدم فً حالة التكبٌر لدرجات عالٌة‪ .‬التحلٌل العالً للعٌنة ٌتطلب ان تكون العٌنة رقٌقة‬
‫للؽاٌة لتنفذ منها االلكترونات بطاقة عالٌة‪ ،‬وعندها ال تمتص العٌنٌة أٌة الكترونات تذكر وبالتالً لن تؽٌر من‬
‫سعة الموجة االلكترونٌة ولكن تعدل من طورها‪ .‬ومن هنا نستنتج ان الصور تتكون اما من خالل التؽٌر الناتج‬
‫على سعة موجة االلكترونات عند نفاذها من العٌنة او من التؽٌر فً طور هذه‬
‫االمواج‪.‬‬
‫‪ ‬إظهار التباٌن ‪Contrast formation‬‬
‫إظهار التبٌان فً جهاز ‪ٌ TEM‬عتمد بشكل اساسً على نمط تشؽٌل الجهاز‪ .‬تقنٌات معقدة الظهار الصورة تعتمد‬
‫على تؽٌر قوة العدسة وكل نمط تشؽٌل له اعدادات خاصة بقوة العدسات المستخدمة‪ .‬انماط التشؽٌل المختلفة هذه‬
‫تستخدم فً تمٌز المعلومات التً نحصل علٌها من الفحص وهذا ٌعتمد على اهتمام الباحث والنتائج التً ٌرؼب‬
‫فً الحصول علٌها‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫‪ ‬نمط التشغٌل الـ ‪Bright field‬‬
‫ٌعتبر هذا النمط االكثر استخداما فً جهاز ‪ TEM‬وهو نمط صور المجال الساطع‪ .‬فً هذا النمط تتكون الصورة‬
‫من خالل امتصاص االلكترونات فً العٌنة‪ .‬المناطق السمٌكة من العٌنة او المناطق التً تحتوي على عدد ذري‬
‫كبٌر تظهر معتمة فً حٌن المناطق االقل سمكا او التً تحتوي على عدد ذري قلٌل تظهر مضئٌة‪ ،‬ومن هنا جاء‬
‫اسم هذا النمط‪.‬‬
‫‪ ‬نمط التشغٌل‪Diffraction contrast‬‬
‫صور ‪ TEM‬لعٌب فً الشبكة البلورٌة على المستوى الذري‬
‫تظهر العٌنات حٌود فً التباٌن حٌث ٌتعرض شعاع االلكترونات إلى تشتت براج ‪ ،Bragg scattering‬وفً‬
‫هذه الحالة فان العٌنة البلورٌة تشتت االلكترونات فً مواقع منفصلة فً مستوى البؤرة الخلفً‪ .‬وبوضع‬
‫فتحة ‪ aperture‬فً مستوى البؤرة الخلفً ٌمكن اختٌار تشتت براج المطلوب وهذا ٌعنً ان اجزاء محددة من‬
‫العٌنة هً المسؤلة عن تشتت االلكترونات وهً التً ٌتم رصدها لتكوٌن الصورة‪.‬‬
‫اذا كانت االنعكاسات التً تم اختٌارها بواسطة الفتحة ال تحتوي على شعاع متشتت فان الصورة سوؾ تظهر‬
‫معتمة حٌث ال ٌوجد تشتت من العٌنة عند هذا الموضع‬
‫اجهزة ‪ TEM‬الحدٌثة تكون مجهزة بحامل للعٌنة ٌمكن امالته بزاوٌة معٌنة للحصول على شروط حٌود معٌنة‬
‫والفتحة المثبتة على العٌنة تسمح للمستخدم باختٌار االلكترونات التً تحٌد فً اتجاه معٌن بعد ان تنفذ من العٌنة‪.‬‬
‫ٌستخدم هذا النمط من التشؽٌل فً التعرؾ على عٌوب الشبكة البلورٌة ‪ lattice defects‬فً البلورات‪.‬‬
‫وبالتحكم الدقٌق فً اتجاه العٌنة فانه ٌمكن تحدٌد مكان العٌوب بدقة وكذلك نوعها‪ .‬وذلك من خالل توجٌه العٌنة‬
‫ومراقبة حٌود براج والتؽٌر فً تباٌن شدته ٌمكن تحدٌد المستوى البلوري الذي حدثت فٌه العٌوب فً الشبكة‬
‫البلورٌة‪.‬‬
‫‪10‬‬
‫أنماط تشتت بلوري فً الحدٌد من النوع ‪FCC‬‬
‫كما انه ٌمكن الحصول على صور النماط الحٌود الذي من خالله ٌمكن التعرؾ على التركٌب البلوري للعٌنة فاذا‬
‫كانت انماط الحٌود عبارة عن نقاط تكون العٌنة عبارة عن بلورة مفردة ‪single crystal‬واذا كانت سلسلة من‬
‫الحلقات تكون العٌنة متعددة التبلور ‪ polycrystalline‬او امورفٌة ؼٌر متبلورة ‪ amorphous.‬وفً حالة‬
‫البلورة المفردة فان انماط الحٌود تعتمد على اتجاه العٌنة وتركٌبها‪ .‬وهذه الصور تفٌد الباحث فً معرفة التماثل‬
‫وزاوٌة البلورة بالنسبة للشعاع االلكترونً‪ .‬وفً العادة ٌتم الحصول على نتائج الحٌود هذه على شرٌحة فٌلم‪.‬‬
‫‪ ‬نمط التشغٌل ‪Electron energy loss‬‬
‫ٌعتبر هذا نمط تشؽٌل متطور وحدٌث فأجهزة ‪ TEM‬الحدٌثة تكون مزودة بمرشح مؽناطٌسً ومطٌاؾ طاقة‬
‫الختٌار قٌم طاقة معٌنة مرتبطة مع االلكترونات المتفاعلة مع العٌنة‪ .‬فعلى سبٌل المثال العناصر المختلفة فً‬
‫العٌنة تؽٌر من طاقة االلكترونات بعد خروجها من العٌنة وهذا ٌسبب فً العادة حدوث زٌػ فً الصورة ولكن‬
‫التؽٌر فً طاقة االلكترونات بعد تفاعلها مع العناصر المختلفة فً العٌنة ٌمكن االستفادة منه فً الحصول على‬
‫معلومات عن تركٌب العناصر الموجودة فً العٌنة‪ .‬وٌمكن تشؽٌل مطٌاؾ الطاقة اٌضا للحصول على صورة‬
‫‪ ‬نمط التشغٌل ‪Phase contrast‬‬
‫ٌمكن الحصول على التركٌب البلوري للعٌنة باستخدام نمط التشؽٌل ‪ phase contrast‬وهذا النمط من التشؽٌل‬
‫ٌعرؾ اٌضا بالمٌكروسكوب االلكترونً النافذ ذو القدرة التحلٌلٌة العالٌة‬
‫‪High Resolution‬‬
‫‪ Transmission Electron Microscopy‬والذي ٌختصر بـ ‪ .HRTEM‬فعند استخدام مصدر الكترونً‬
‫بعمل بمجال كهربً بدال من االنبعاث الحراري تتكون الصورة نتٌجة االختالؾ فً طور امواج االلكترونات‪،‬‬
‫والذي نتج عن تفاعلها مع العٌنة‪ .‬وهنا تكون الصور ٌتم بطرق معقدة الن الصورة ال تتكون باالعتماد على شدة‬
‫‪11‬‬
‫الشعاع االلكترونً النافذ (عدد االلكترونات) التً تصطدم بالشاشة وإنما على تفسٌر التؽٌر فً الطور وهذا‬
‫ٌتطلب نماذج رٌاضٌة ٌستخدمها الكمبٌوتر لتكوٌن الصورة‪.‬‬
‫الصور ثالثٌة األبعاد‪Three dimensional imaging‬‬
‫صورة ثالثٌة األبعاد لفٌروس ‪parapoxa‬‬
‫حٌث أن حامل العٌنة ٌسمح بدوران العٌنة بزواٌا محددة ٌمكن الحصول على صور للعٌنة عند زواٌا مختلفة على‬
‫المحور العمودي على الشعاع االلكترونً‪ .‬وبأخذ عدة صور لعٌنة عند زواٌا مختلفة بمقدار درجة واحدة لكل‬
‫صورة ٌتم تجمٌع مجموعة من الصور ٌمكن منها تكوٌن صور ثالثٌة اإلبعاد تمثل العٌنة‪.‬‬
‫تحول مجموعة الصور إلى صور ثالثٌة األبعاد هً عملٌة معقدة وتتم من خالل مرحلتٌن المرحلة األولى هً‬
‫تحلٌل الصور للتخلص من األخطاء والمرحلة الثانٌة تستخدم تقنٌة تسمى ‪ filtered back projection‬لتكوٌن‬
‫الصور الثالثٌة األبعاد وفً كال المرحلتٌن ٌستخدم برامج كمبٌوتر لوؼارثمٌات خاصة لتحلٌل وبناء الصور‪.‬‬
‫‪ ‬تجهٌز العٌنة ‪Sample preparation‬‬
‫تعتبر عملٌة تجهٌز العٌنة معقدة بعض الشًء‪ .‬فالعٌنات التً ستفحص بجهاز ‪ TEM‬تتطلب أن تكون بسمك ال‬
‫ٌتجاوز بضعة مئات النانومترات‪ ،‬فالجهاز ٌعتمد على تكوٌن الصورة بواسطة االلكترونات والتً لٌس قدرة‬
‫كبٌرة على االختراق كأشعة اكس‪ .‬والعٌنات ذات الجودة العالٌة تكون بسمك ٌساوي مقدار اختراق االلكترونات‬
‫لها وهذا فً حدود بضعة عشرات النانومترات‪ .‬تحضٌر العٌنة ٌعتمد على نوعها وكذلك على نوع المعلومات‬
‫المطلوب الحصول علٌها من فحصها فً الجهاز ولهذا ٌوجد العدٌد من طرق التحضٌر المستخدمة‪.‬‬
‫المواد التً لها ابعاد صؽٌرةبحٌث ٌنفذ عبرها الشعاع االلكترونً مثل البودرة واالنابٌب النانوٌة ٌمكن ان تحضر‬
‫بشكل سرٌع من خالل تصنٌعها على شكل ؼشاء رقٌق‪ .‬وفً البحوث البٌولوجٌة فان العٌنة ٌجب ان تحضر بشكل‬
‫ٌجعلها تتحمل الضؽط المنخفض والتحكم فٌها داخل الجهاز ٌتم تثبٌتها باستخدام مواد تعرؾ باسم ‪negative‬‬
‫‪ staining‬مثل مادة‪ uranyl acetate‬او بتؽطٌتها بطبقة بالستٌكٌة‪ .‬كما ٌمكن اٌضا تبرٌد العٌنة عند درجة‬
‫حرارة النٌتروجٌن السائل بعد ان تؽطى بؽشاء زجاجً‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫وفً بحوث علوم المواد‪ material science‬وعلم المعادن فهً عادة ما تتحمل الضؽط المنخفض ولكن‬
‫ٌجب ان تحضر فً صورة اؼشٌة رقٌقة او ان توضع بالترسٌب على اسطح ٌمكن للشعاع االلكترونً من‬
‫اختراقها‪.‬‬
‫وهناك الكثٌر من الطرق المستخدمة لتجهٌز العٌنات قبل وضعها فً الجهاز وهذه الطرق متنوعة حسب نوع‬
‫العٌنة والهدؾ من فحصها‬
‫ومن هذه الطرق ‪-:‬‬
‫‪‬‬
‫فصل األغشٌة ‪Tissue sectioning‬‬
‫‪‬‬
‫تلطٌخ العٌنة ‪Sample staining‬‬
‫‪‬‬
‫التحفٌف المٌكانٌكً ‪Mechanical milling‬‬
‫‪‬‬
‫االنتزاع الكٌمٌائً ‪Chemical etching‬‬
‫‪‬‬
‫االنتزاع األٌونً ‪Ion etching‬‬
‫صورة ‪ SEM‬لعٌنة تم تجهٌزها للفحص بجهاز ‪TEM‬‬
‫‪ ‬عٌوب جهاز ‪TEM‬‬
‫كأي جهاز تقنً له الكثٌر من الفوائد ٌصاحبه بعض العٌوب ومن هذه العٌوب التً تصاحب جهاز ‪ TEM‬هو‬
‫طرق تحضٌر العٌنة والتً تكون فً بعض األحٌان عملٌة معقدة وصعبة وتستؽرق الكثٌر من الوقت قبل إجراء‬
‫‪13‬‬
‫الفحص‪ .‬حٌث أن العٌنة ٌجب أن تكون شفافة أمام شعاع االلكترونات‪ .‬كما انه من المحتمل أن ٌحدث بعض‬
‫التؽٌرات فً العٌنة أثناء التحضٌر واإلعداد‪ .‬هذا اضافة الى أن نطاق الفحص فً جهاز ‪ TEM‬ضٌق بما ال‬
‫ٌسمح بفحص كامل العٌنة‪ .‬كما أن العٌنة قد تتعرض للضرر باصطدام االلكترونات بها وخصوصا عن فحص‬
‫المواد‬
‫البٌولوجٌة‪.‬‬
‫صوره كامله للمٌكرسكوب االلكترونً‬
‫تم بحمد هللا‬
‫‪14‬‬
Download
Random flashcards
Arab people

15 Cards

Pastoralists

20 Cards

Radioactivity

30 Cards

Marketing

46 Cards

Create flashcards