TEM (Transmission electron microscope)
TEM (Transmission electron microscope)
Strumento analitico che permette di osservare la struttura intima dei materiali a ingrandimenti fino a 50 milioni di volte, con una risoluzione spaziale pari a 0,05÷0,1 nm. Si basa sul principio di equivalenza di Louis-Victor de Broglie per convertire un fascio di elettroni in un’onda elettronica, la cui lunghezza d’onda è enormemente inferiore a quella di un’onda luminosa, così da esaminare dettagli molto più minuti di quelli visibili per via ottica, vale a dire a ingrandimenti molto maggiori (un normale microscopio ottico arriva solo a 1000 ingrandimenti). Il TEM si compone, essenzialmente, di una colonna sotto vuoto spinto in cui sono alloggiate: una sorgente di elettroni (di solito un filamento di tungsteno scaldato ad altissima temperatura); una serie di lenti magnetiche che focalizza il fascio di elettroni portandolo a cadere sul campione (un preparato ultrasottile alloggiato su una griglia metallica conduttrice); un sistema di rivelazione che trasforma in immagini i fenomeni di deflessione subiti dagli elettroni nell’attraversare il campione. I campioni devono essere sempre ultrasottili (spessori inferiori a 1 μm) a causa dell’elevato assorbimento che gli elettroni subiscono nell’attraversare un qualsiasi materiale e sono preparati o come lamine, se di consistenza metallica, oppure come margini assottigliati a cuneo di un granulo più grande inciso da acidi o da un fascio ionico, se solidi non conduttivi, o ancora come depositi su griglia resi duri da azoto liquido, se sostanze organiche. L’esame al TEM evidenzia le singole celle elementari, la loro ripetizione su un piano, la presenza di difetti strutturali estesi (gradini e spirali d’accrescimento, dislocazioni e faglie ecc.) e anche, in condizioni particolari d’illuminazione, di difetti puntiformi. Esistono numerose varianti allo strumento base che ne massimizzano alcune potenziali forme d’uso. Con l’osservazione BF (Bright field) si isolano gli elettroni che passano lungo l’asse della colonna da quelli che ne sono deflessi passando attraverso il campione, e con quella DF (Dark field) l’opposto, ottenendo così due immagini diverse delle distorsioni interne al materiale. Mettendo in contrasto le immagini ottenute da onde elettroniche in differenza di fase tra loro si ottengono i massimi ingrandimenti e la massima capacità di risoluzione (HRTEM, High resolution transmission electron microscope), quindi le informazioni più precise sulle caratteristiche delle sostanze esaminate.