Geçirimli Elektron Mikroskobu (İng. Transmission Electron Microscope-TEM) optik mikroskop ile aynı temel ilkelerle çalışır ama ışık yerine elektronlar kullanılır. Optik mikroskobu ile görebildiklerimiz ışığın dalgaboyu ile sınırlıdır. Benzer şekilde bir Geçirimli Elektron Mikroskobu ile göreceklerimiz de elektronun dalgaboyu ile sınırlanacaktır. Geçirimli Elektron Mikroskoplarında “ışık kaynağı” olarak elektronlar kullanılır ve ışığa göre daha düşük dalgaboyuna sahip olan elektronlardan dolayı bu mikroskoplar optik mikroskoplara göre bin kat daha iyi bir çözünürlük sağlar.
Birkaç Angstrom (10-10 m) ya da nanometre ölçeğindeki cisimleri bu mikroskoplarla görebilirsiniz. Örneğin, atom seviyelerinde farklı malzemeler veya hücrede küçük ayrıntıları incelemek mümkün. Yüksek büyütme özelliği ile Geçirimli Elektron Mikroskobu tıpta, biyoloji ve malzeme araştırmalarında önemli bir araştırma cihazı hâline gelmiştir.
Geçirimli Elektron Mikroskobu nasıl çalışır?
Geçirimli Elektron Mikroskobu ile bir cismin büyütülmüş bir görüntüsünü elde etmek için o cisim örneği üzerinden bir elektron demetinin geçirilmesi gerekir. Dikkatli bir şekilde incelemek istediğiniz numuneden bir parça hazırlarsınız ve bu parçayı mikroskobun ortasındaki bir vakum odası içerisine yerleştirirsiniz. Ardından, numune boyunca geçecek olan elektron demetini gönderirsiniz. Bunu elektron tabancası ile yapmak mümkün ve elektron tabancası elektromanyetik bobinler kullanır. Bu bobinler elektronları yüksek voltajlarda çok yüksek hızlara ulaştırabilir. Kullanılan voltaj değeri 50 binden birkaç milyon volta kadar değişebilir. Dalga-parçacık ikiliği sayesinde, elektronlar dalgalar gibi davranabilirler. Dolayısıyla, hızlı hareket eden elektronlar daha küçük dalgalar oluşturur ve daha detaylı görüntüleri bize gösterebilirler.
Genelde mikroskobun üst kısmında yer alan katoda yüksek voltaj uygulanır. Katod bizim aslında ışık kaynağımızdır ve voltaj uygulandıkça ısınan bir tür bir filamandır. Bu eski tüplü televizyonlardaki katod ışın tüpündeki elektron tabancasına da benzemektedir. Bu ısınan filaman elektron demetlerini üretir. Bu elektron demeti aslında optik mikroskoptaki ışık demeti ile aynı işlevi görür. Bir elektromanyetik bobin elektronları daha güçlü ve çok ince bir demet haline getirmek için yoğunlaştırır. Bu bobinler elektromanyetik lens olarak da adlandırılmaktadır. İlk lensin görevi elektronları yoğunlaştırmak iken ikinci lensin görevi bu elektron demetini incelenecek numunenin belirli bir kısmı üzerine odaklar. Bu sırada incelenen numunenin ya da malzemenin özelliğine bağlı olarak elektronların bir kısmı saçılır ve demetten kaybolur. Mikroskobun alt kısmında saçılmayan elektronlar bir floresan ekrana vurur. Bu süreç, saçılmayan elektronların yoğunluğuna bağlı olarak numunenin farklı açılarından bir gölge görüntüsünü ortaya çıkarır. Floresan ekrana elektronların çarpması meselesi, eski tüplü televizyonlardaki önde bulunan fosfor ekran ile temelde aynı şeydir. Daha sonra bu görüntü doğrudan ya da bir CCD kamera aracılığıyla incelenebilir duruma gelir. Eğer CCD kamera kullanılıyorsa, bir bilgisayar ya da ekran üzerinden gerçek zamanlı olarak da TEM görüntüleri incelenebilir. Elde edilen bu görüntüler iki boyutludur, ayrıca siyah ve beyaz görüntüler şeklinde elde edilir.
Geçirimli Elektron Mikroskobu altında mitokondri organeli.
Geçirimli Elektron Mikroskobu malzemelerin mikroyapısal incelenmesi ve kristal yapılarının belirlenmesinde kullanılır. Yüksek ayırma gücü, aynı anda kırınım ve görüntü bilgilerini elde etme gibi önemli özelliklere de sahiptir.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynaklar:
- http://www.explainthatstuff.com/electronmicroscopes.html
- http://merlab.metu.edu.tr/yuksek-cozunurluklu-transmisyon-elektron-mikroskobu-rtem
- http://www.nobelprize.org/educational/physics/microscopes/tem/
- https://www.jic.ac.uk/microscopy/intro_EM.html
