بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی

تحقیق بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی در 33 صفحه ورد قابل ویرایش

بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی

مقدمه

 پیدایش میكروسكوپ‌های الكترونی عبوری (TEM) به صورت تجاری به سال 1940 بازمی‌گردد، اما از سال 1950 به بعد بود كه كاربردهای گسترده‌ای در بررسی فلزات پیدا نمودند. مهم‌ترین عامل كاهنده در كاربرد TEM مطالعه فلزات در آن سال‌ها به مشكلات تهیه نمونه مربوط می‌شد. اما امروزه با توجه به روش‌های گوناگون تهیه نمونه فلزات، این نوع میكروسكوپ‌ها جایگاه خاصی را در میان متخصصین مواد و متالوژی برای خود ایجاد نموده و باعث بروز نقطه عطف بسیاری از پژوهش‌ها و تحقیقات گشته، به آن‌ها سرعت فراوانی داده‌اند. امروزه میكروسكوپ الكترونی عبوری امكان مطالعه موارد متنوعی در مواد گوناگون نظیر ویژگی‌های ریزساختاری مواد، صفحات و جهات بلوری، نابجایی‌ها، دوقلویی‌ها، عیوب انباشتگی، رسوب‌ها، آخال‌ها، مكانیزم‌های جوانه‌زنی، رشدو انجماد، انواع فازها و تحولات فازی، بازیابی و تبلور مجدد، خستگی، شكست، خوردگی و … را فراهم آورده‌است. در كل قابلیت‌های امروزی TEM را می‌توان مرهون چهار پیشرفت زیر دانست كه دوتای آن‌ها در ساختمان دستگاه و دوتای دیگر در نحوه تهیه نمونه حاصل شده‌اند:  

- استفاده از چند عدسی جمع‌كننده

- پراش الكترونی سطح انتخابی 

- نازك‌كردن نمونه‌ها برای تهیه نمونه‌های شفاف در برابر الكترون‌ها 

- تهیه نمونه به روش ماسك‌برداری

در بررسی مواد، میكروسكوپ الكترونی عبوری دارای سه مزیت اصلی ذیل است:

1- قابلیت دسترسی به بزرگنمایی‌های بسیار بالا (حتی بیش از یك میلیون برابر) به دلیل به‌كارگیری انرژی بالی الكترون‌ها و در نتیجه طول موج كمتر پرتوها.

2- قابلیت مشاهد ساختمان داخلی فلزات و آلیاژها به دلیل قدرت عبور الكترون‌های پر انرژی از نمونه نازك.

3- قابلیت بررسی سطوح انتخابی نمونه به دلیل وجود حالت بررسی با پراش الكترون‌ها.

مقایسه TEM با OM

به طوور كلی میكروسكوپ الكترونی عبوری (TEM) مشابه میكروسكوپ نوری (OM) است با این تفاوت كه در آن به جای نور با طول موج حدود Å 5000 از الكترون‌هایی با طول موج حدود Å  05/0 برای روشن كردن نمونه استفاده می‌شود. این امر به میكروسكوپ امكان می‌دهد كه از نظر تئوری دارای قدرت تفكیك 10⁵ با بهتر از میكروسكوپ نوری گردد. اما در عمل به علت محدودیت‌های مربوط به طراحی عدسی‌ها و روش‌های نمونه‌گیری، قدرت تفكیك تنها به Å 2 می‌رسد كه به نسبتی در حدود 1000 مرتبه از قدرت تفكیك میكروسكوپ نوری بهتر است. در كارهای روزمره قدرت تفكیك TEM حدود Å 10 است. قدرت تفكیك زیاد میكروسكوپ عبوری در مقایسه با میكروسكوپ نوردی امكان كاربرد آن برای بررسی رزساختار فلزات را فراهم می‌سازد. زیرا امكان مشاهدة اجزای نمونه تا ابعاد اتمی را میسر می‌نماید.

این قدرت تفكیك مسلماً بدون زحمت و صرف وقت قابل دستیابی نیست، اما به‌هر حال در دسترس متالورژیست‌ها قرار دارد. بزرگنمایی زیاد نیز برای استفاده كامل از قدرت تفكیك میكروسكوپ ضروری است. با وجود این حتی با بزرگنمایی‌های حدود 1000 نیز نتایج TEM به مراتب روشن‌تر از نتایج میكروسكوپ نوری است. پرتوی روشن‌كننده در TEM الكترون و در OM، امواج نوری مركب است. یك عدسی الكترونی ساده قادر است بزرگنمایی را حدود 50 تا 200 برابر افزایش دهد.

اجزای میكروسكوپ الكترونی عبوری TEM Parts

در شكل اجزای اصلی یك میكروسكوپ الكترونی عبوری نشان داده شده‌است. این طرح بنا به مورد كاربرد، به منظور به‌كارگیری انواع اثرات متقابل الكترون و نمونه اصلاح یا ترمیم‌شده و به تجهیزات كمكی و ویژه مجهز می‌گردد. همان‌طور كه مشاهده می‌شود از اجزای اصلی یك دستگاه TEM، می‌توان تفنگ الكترونی، عدسی جمع‌كننده، ردیف‌كننده پرتو، نگهدارنده نمونه، عدسی شیئی، عدسی تصویری، سیستم‌های ازبین برنده آلودگی، پرده فلورسنت و دوربین عكاسی را برشمرد. كل سیستم در خلاء حداقل ^4-10 تور قرار دارد تا مسیر آزاد طولانی برای الكترون‌ها موجود باشد. در شكل (3) نیز مسیر حركت پرتوهای الكترونی نشان داده شده‌است.

تهیه نمونه     Specimen Prparation

در صورت استفاده از میكروسكوپ تمیز و كاركرد خوب با آن، قدرت تفكیك قابل دسترس در كار متالورژی به شرایط نمونه بستگی خواهد داشت. در این راستا انتخاب روش تهیة نمونه از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. به طور كلی تهیة نمونه مشكل‌ترین قسمت متالوگرافی بوده و بیشتر از سایر مراحل كار در معرض خطا و نارسایی قرار دارد. در به‌كارگیری TEM در متالوگرافی، شیوه تهیه نمونه و ویژگی‌های نمونه آماده شده اهمیت و تأثیری مستقیم و شایان توجه بر نتایج ماخوذه دارد. در روش بررسی ساختار با میكروسكوپ الكترونی عبوری، ملموس‌ترین نوع نمونه، نمونه‌ای خیلی نازك است كه الكترون قادر باشد از آن عبور نماید. در این راستا قدرت عبور الكترون از نمونه به ولتاژ شتاب‌دهندة پرتوها و نیز چگالی و عدد اتمی نمونه بستگی دارد. در جدول (1) تبعیت ضخامت نفوذپذیری یا عمق نفوذپذیری یا عمق نفوذ نمونه‌های مختلف با ولتاژهای متفاوت ارایه شده است. همان‌طور كه ملاحظه می‌شود با افزایش ولتاژ شتاب‌دهنده، عمق نفوذ افزایش می‌یابد. از طف دیگر افزایش عدد اتمی منجر به كاهش عمق نفوذ می‌شود. جدول (1) : تأثیر ولتاژ شتاب‌دهنده و عدد اتمی بر عمق نفوذ الكترون.

جدول (1): تأثیر ولتاژ شتاب‌دهنده و عدد اتمی بر عمق نفوذ الكترون

نمونه‌هایی مناسب برای TEM بسته به عملكرد وسایل و ولتاژ كاری، ضخامتی در حدود چندصد نانومتر دارند. یك نمونه ایده‌آل ضخیم‌ترین حجم ممكن از نمونه را داشته، پایدا، تمیز و صاف می‌باشد. سطوح آن حتی‌الامكان موازی بوده و نمونه به راحتی در دست قرار می‌گیرد. به عبارتی حمل و نقل آسانی دارد. دارای هدایت الكتریكی مناسب بوده و از جدایش و عیوب سطحی مبری می‌باشد. بدیهی است تمام ویژگی‌های مذكور در یك نمونه اجتماع نداشته و سعی بر آن است كه حداكثر فواید حاصل گردد. در روش‌های آماده‌سازی نمونه برای ‏TEM غالباً از یك نمونه لبه تیز (با زاویه كم) استفاده به عمل می‌آید. به‌طور كلی آماده‌سازی نمونه‌های TEM مشتمل بر دو مرحله آماده‌سازی اولیه نازك نمودن نهایی می‌باشد. 

آماده‌سازی اولیه نمونه  Initial Preparation

اولین گام در تهیه نمونه، بریدن یك تكه از نمونه اصلی است. در این خصوص لازم است كه دیدگاه‌ها و نكات مورد مطالعه نیز مدنظر باشد. در مرحله اخیر به احتمال زیاد نمونه دارای حداقل دو سطح خشن بوده، ضخامت آن بسته به دستگاه و روش برشكاری است. یك ارٌه با دنده‌های ریز مو‌تواند زبری‌ها و حفراتی به اندازه حدود یك میلی‌متر بر روی ساختار نمونه فلز نرم ایجاد نماید. حداقل این عیوب در صورت استفاده از ماشین‌های برشكاری جرقه‌ای یا به كارگیری چرخ‌های برنده الماسه و یا سیم‌های گردان به همراه استفاده از دوغاب سایشی، حاصل می‌گردد. انتخاب روش برش نمونه به ویژگی‌های آن بستگی دارد.

آماده‌كردن سطوح صاف

بعد از این كه ضخامت نمونه بریده شده به 5/0 تا 3 میلی‌متر رسید، لازم است كه سطوح نمونه به صورت صاف و موازی درآیند. بدین منظور از ماشین‌های سنگ‌زنی، سنباده‌زنی و پرداخت‌كاری استفاده می‌شود. برای به حداقل رساندن عیوب ایجادی در سطح نمونه، استفاده از ساینده نرم و ریز دانه توصیه شده‌است. ورقه‌هایی از نمونه با سطوح موازی و به ضخامت m m 100 (و كمتر) در اكثر موارد با استفاده از پرداخت‌كاری با پودرهای ساینده‌ای با دانه‌بندی 600 بدست خواهدآمد. اگر تنها به نمونه‌ای پولكی شكل با قطر 2 میلی‌متر نیاز باشد، در شرایط صنعتی می‌توان از صفحات گردان استفاده به عمل آورد. با به‌كارگیری وسایلی دقیق‌تر و پیشرفته‌تر از این دست می‌توان به ضخامت‌هایی كمتر از m m 50 نیز دست یافت. با استفاده از چرخ‌های ساینده و پرداخت‌كاری این امر قابل حصول است.

برچسب ها : بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی , تحقیق بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی , پروژه بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی , مقاله بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی , دانلود تحقیق بررسی میكروسكوپهای الكترونی و كاربرد آنها در علم پزشكی , پروژه , پژوهش , مقاله , جزوه , تحقیق , دانلود پروژه , دانلود پژوهش , دانلود مقاله , دانلود جزوه , دانلو