Elektron Mikroskopları

Elektron mikroskopları yüksek vakum ve voltaj ile uyarılan tungsten ya da LaB6 malzemelerin açığa electron yaymaları ve bu yayılan elektronların elektro magnetic lensler ile bir demet haline getirilerek incelenecek numune üzerine odaklanması ile geçirim ve saçılımlarından faydalanarak görüntü alan çihazlardır.

Temel olarak iki elektron mikroskopu vardır; Taramalı electron mikroskopları (SEM) electron demetinden gelen birinci elektronları malzeme üzerine gönderir ve malzeme üzerindeki atomların yörüngesindeki elektronları kopararak yer değiştirir, açığa çıkan ikincil elektronlar dedektöre gelerek görüntü oluşturur. Demetten gelen birinci elektronların bir kısmı malzeme ile etkileşmeden atomların yörüngesinde dönerek geri saçılırlar, bu elektronları back Scattered dedektörleri algılayarak görüntüye dönüştürür. Elektron demetinden gelen elektronlar malzeme üzerindeki atomların ikinci ya da daha alt yörüngelerindeki elektronlarla etkileştiğinde enerjileri artar ve daha üst enerji seviyelerine çıkma eğiliminde olurlar, bu geçiş sırasında karakteristik X-ışınları açığa çıkarırlar. Açığa çıkan X-ışınları energy dispersive X-ray spectroscopy EDS dedektörleri tarafından algılanarak malzemenin atomic yapısını belirlenmesini sağlar. SEM de alınabilen bir diğer ölçüm Electron Backscatter Diffraction EBSD’dır. Malzeme üzerine düşen elektronlar geri saçılırken kristal yapının özelliğine bağlı olarak farklı yönlere saçılırlar, bu saçılmalara Kikuchi saçılımları adı verilir. Bu saçılmalar sayesinde floresan ekran üzerinde saçılım desenleri oluşur, malzemenin kristal düzlemleri belirlenir ve kristal düzlem haritalandırması yapılabilir.

Geçirimli electron mikroskopları (TEM) electron demetini uzun bir kolon içerisinde magnetic lenslerle yoğunlaştırarak malzeme üzerine gönderir. Atomların boşluklu yapısından kaynaklı olarak elktronların bir kısmı malzeme içerisinden geçerek kameraya ulaşır ve parlak görüntü veriri, geçemeyen elektronlar koyu renk olarak ekran üzerinde karşıt renk görüntüsü verir. 2 milyon kat büyütmede atom dizilimleri görülür. Numune üzerine düşen elektronların bir kısmı saçılır, bu saçıkmalar malzemenin kristal düzlemlerine göre farklı diffraction desenleri oluşturur. Bu sayede kristal yapı tayini yapılır. TEM cihazlarına entegre olarak kullanılan STEM özelliği ile TEM içerisinde yüksek çözünürlüklü SEM kullanım imkanı sağlanır. Bu sayede atomic çözünürlüklerde EDS analizi yapılmasına imkan sağlanır. Bir diğer dedektör olan Electron energy loss spectroscopy (EELS) sayesinde tek katmanlı malzemelerin kimyasal bileşikleri tayini yapılabilmektedir.