Elektronmikroskopi

Question 1

Inom vilka områden använder man sig av elektronmikroskopi?

Answer 1

• Används både inom biologi- och materialforskning
• Medicinsk diagnostik
• Industriell materialkontroll

Question 2

Det finns 2 typer av elektronmikroskopi, vad heter dessa?

Answer 2

Transmissionselektronmikroskopi (TEM) Svepelektronmikroskopi (SEM)

Question 3

Vad är skillnaden på Transmissionselektronmikroskopi (TEM) Svepelektronmikroskopi (SEM)?

Answer 3

TEM
• Genomstrålning av tunna objekt
• I biologin oftast tunna snitt
• Ger en 2-D bild

SEM
• Bestrålningsteknik för att studera objekts topografi
•Ger en 3-D bild

Question 4

Varför skall man använda sig av EM med tanke på ljusmikroskop, TEM och SEM?

Answer 4

LM (ljusmikroskopi)
Ger en översiktsbild av vävnaden eller av hundratals celler

TEM
Visar en detaljerad bild av celler och dess organeller

SEM
Visar ytstrukturen på celler och vävnader

Question 5

Vad menas med upplösning?

Answer 5

minsta distans mellan två punkter som kan ses åtskilda

Question 6

Vilken upplösning har ett ljusmikroskop resp elektronmikroskop ?

Answer 6

• LM≈200nm

* EM≈0,1nm

Question 7

Vad betyder upplösningsförmåga?

Answer 7

Minsta möjliga avstånd när två objekt kan ses som skilda, snarare än som ett enda sammanflytande

Question 8

Vad ger bild i ljusmikroskop resp elektronmikroskop?

Answer 8

LM
Glödlampa – fotoner

EM
Elektroner (e–)

Question 9

Hur är bilden om vi har en låg frekvens resp hög ?

Answer 9

Vid låg frekvens har vi dålig upplösning och vid hög frekvens en fin upplösning

Question 10

Vad består ett transmissionsmikroskop av?

Answer 10

• Elektronkanon
• Högspänning
• Elektromagnetiska linser
• Vakuum
• Objektkammare
• Bildregistrering

Question 11

Berätta om elektronkanonen hos TEM

Answer 11

Elektronkällor:
• Glödtråd, Wolframtråd upphettas till vitglödning, e- lossnaroch det bildas ett elektronmoln
• LaB6
• FEG

Wehneltcylindern (catod-cap):
Sitter runt glödtråden, samlar elektronerna och låter dessa strömma genom ett litet hål mot anoden.

Anoden
är en smal cylinder mitt emot katoden, som är starkt positivt laddad, liksom resten av instrumentet.

Question 12

Beskriv Högspänning (accelerationsspänning) i TEM

Answer 12

Elektronerna är i sig själv ganska energifattiga och har därför dålig förmåga att genomstråla ett objekt

Stark spänning nödvändig för att öka elektronernas rörelsehastighet

Ju högre spänning – desto högre energi och desto högre hastighet

Question 13

Varför finns ett högvakumsystem i TEM?

Answer 13

Högvakuum för att undvika
• kollision mellan e- och luftmolekyler, vilket leder till minskad rörelseenergi hos e- och bildning av fotoner
• kontamination av glödtråden och de elektromagnetiska linserna

Question 14

Berätta om linssystemet i TEM

Answer 14

Linserna i elektronmikroskopet består av elektromagnetiska fält

Med hjälp av elström, som genomströmmar en spole med en kärna av järn, riktas elektronen mot en bestämd punkt.

Question 15

Hur uppför sig e- i ett elektromagnetiskt fält?

Answer 15

Elektroner som ej är i rörelse påverkas inte av magnetfältet

Elektroner som rör sig parallellt med magnetfältet påverkas
inte heller

Elektroner som passerar vinkelrätt igenom ett magnetfält påverkas så att de kommer att röra sig i en spiralbana runt magnetfältets axel och kommer att korsa axeln i en bestämd punkt = fokalplunkten

Question 16

Hur samspelar förstoring och fokallängd?

Answer 16

• Fokalpunktens läge i förhållande till linsområdet är viktigt för förstoringsgraden.
• Ju kortare fokalavstånd desto högre förstoring.
• För att nå högupplösning behöver man hög accelerationshastighet på e-, vilket leder till stor fokallängd. Detta kompenseras genom att man ökar magnetfältsstyrkan.

Question 17

Berätta om objektkammaren i TEM

Answer 17

Objektkammaren ligger under kondensor-linsen, isolerad från omvärlden och kolonnen genom ett vakuumlås.
Kammaren fungerar som en sluss. Med hjälp av vakuumpumpar erhålles tillräckligt vakuum innan man för objektet vidare in i kolonnen.

Question 18

Berätta om Elektronens påverkan av atomerna i preparatet

Answer 18

1.Ett visst antal elektroner penetrerar preparatet nästan opåverkade, ju tunnare preparat desto mindre påverkan.
Dessa elektroner ger ”bakgrundsljus”.

2. Elektroner som kolliderar eller attraheras av en atomkärna i preparatet genomgår en sk. elastisk spridning (scattering) utan energiförlust.
   Ju högre atomvikt desto starkare avlänkning.
   I TEM sorteras dessa bort, vilket leder till kontrast i bilden.
   För ökad kontrast behandlas preparaten med tungmetaller
3. Elektroner som kolliderar med e- i skalet av preparatets atomer genomgår en sk. inelastisk spridning (scattering).
   I TEM fortsätter samma e– sin väg genom mikroskopet, dock med minskad energi.
   Vid samma process kan så väl sekundär strålning (används i SEM) som röntgen-strålning uppstå.
   Röntgenstrålningens uppkomna energi är grundämnes specifik och kan därför användas vid ämnesanalys.

Question 19

Vad finns de för aberrationer dvs avbildningsfel? Berätta om dessa.

Answer 19

Sfärisk aberration
Avböjningsförmågan ökar i periferin, vilket gör att de yttre elektron-strålarna inte bryts till samma fokalpunkt , som de centrala. Aperturbländare avskärmar de perifera strålarna.

Kromatisk aberration
är beroende av elektronens hastighet. En instabil spänning ändrar fokalavståndet hela tiden och förorsakar oskärpa.

Astigmatism
Cirkulära strukturer avbildas som oskarpa ovala strukturer.

Question 20

Hur sker bildregistreringen i TEM ?

Answer 20

Fotografisk film

Question 21

SEM - uppbyggnad?

Answer 21

Elektronkanon 
Högspänning 0,5-30 kV 
Vakuumsystem 
Linssystem
Svepspolar 
Objektkammare 
Detektor 
Bildregistrerande system

Question 22

Berätta om svepelektronmikroskop

Answer 22

Har inga förstorande linser utan endast en belysningsdel.

Elektronstrålen fokuseras till objektet med hjälp av elektromagnetiska linser till en tunn stråle, s k ”spot”. Ju finare ”spot”– desto bättre mikroskop.

Förstoringsgraden bestäms av hur stor yta som ”spoten” sveps över.

Question 23

Berätta om svepspolar som används i SEM

Answer 23

För att få bild används i SEM svepspolar och detektorer.

Elektronstrålen sveper över objektet i räta linjer och avbildar objektet punkt för punkt längs efter varje linje – scanning coils.

Scanning coils är synkroniserade med ett oscilloskop.

Question 24

Hur sker bildregistering i SEM?

Answer 24

Bild återges på TV-skärm