میکروسکوپ الکترونی عبوری در دهه های اخیر نقش اصلی و مهمی در زمینه درک علمی نقایص گسترده و تاثیر این نوع نواقص بر کنترل خواص/ویژگی های مواد داشته است. نسل کنونی میکروسکوپ های الکترونی عبوری با ابیراهی اصلاح شده و قابلیت تکفام قادرند در زمینه تهیه طیف نگاری افت انرژی الکترون و تصاویر مرسوم به قدرت تفکیک پذیری مکانی فوق العاده ای دست پیدا کنند. البته با وجود قابلیت بی نظیر این نوع میکروسکوپ های جدید در زمینه قدرت تفکیک پذیری مکانی، لازم به یادآوری است که نمونه های مورد بررسی در این میکروسکوپ ها باید بدون حرکت و بدون تغییر باشند. در این شرایط غلبه بر عواملی نظیر: رانش، شارژ شدن، ناپایداری های مکانیکی، میدان های پراکنده و سرگردان، صدمه پرتو و غیره برای دستیابی به معیار پایداری و ثبات مورد نظر به چالشی سخت تبدیل می شود.

درصورت ترکیب نمودن پالس های الکترونی با روش های 23 تا 20[ نظر، دستیابی به تصاویر، طیف ها و الگوهای پراش از مناطق مختلف نمونه امکان پذیر می شود و بدون نیاز به تبدیل الگوی پراش نیز می توان به طور مستقیم به تصاویری با قدرت تفکیک پذیری بالا از رویدادهای پویا دست یافت. یکی از انگیزش های اصلی در زمینه توسعه میکروسکوپ الکترونی عبوری پویا در آزمایشگاه ملی لاورنس لیومور دستیابی به قابلیت بررسی فرآیندهای پویا در مقیاس زمانی نزدیک به 1ns است. به منظور حصول چنین قدرت تفکیک پذیری زمانی بالایی و در عین حال حفظ قابلیت تصویربرداری مستقیم با قدرت تفکیک پذیری بالا درون TEM باید اصلاحاتی درون ساختار مرسوم این دستگاه ایجاد شود.

اصول فیزیکی پالس های الکترونیکی کوتاه در TEM

مهندسی ساختار DTEMهای تک نما/عکس از طریق درک فیزیکی پالس های الکترونی آغاز می شود. به منظور حصول قدرت تفکیک پذیری زمانی مورد نظر DTEMها باید با حفظ حداقل افت همدوسی مکانی و زمانی (که ضامن شکل گیری تصاویر در میکروسکوپ مربوطه است) در شرایط چگالی های جریان فوق العاده بالا فعالیت کند.

تجهیزات کاربردی

یکی از گام های مهم در راستای مهندسی مجدد ساختار TEM مرسـوم به منظـور دسـتیابی به پالس هـای الکترونی بـا جریان بالا در حالـت تصویربـرداری تـک نمـا، افـزودن تجهیزات نورشناسـی الکترونـی و مقاطعی از سـتون میـان بخش های متمرکـز کننده و شـتاب دهنده به منظـور تزویـج بهتر پالـس الکترونی انتشـار یافته بـه درون تجهیـزات نورشناسـی الکترونـی متمرکـز کننـده مـورد نظـر اسـت. لازم بـه ذکـر اسـت کـه در قسـمت بالایی آینـه لیزر Moو مقطـع رانـش برنجـی یک عدسـی ضعیف نصب شده اسـت. ایـن عدسـی از طریـق متمرکـز سـاختن پرتـو الکترونـی پالسـی داخـل سـوراخ مسـتقر در آینـه لیـزری مـورد نظـر و روزنه هـای ورودی سیسـتم متمرکـز کننـده جریـان را به طـور قابـل توجهی افزایـش می دهـد. درصـورت بکارگیـری عدسـی تزویج مـورد نظر بـا تنظیمـات مناسـب عدسـی متمرکـز کننـده و شـرایط مطلوب تصویربـرداری، این عدسـی قادر اسـت روشـنایی تفنـگ الکترونی را حفـظ نمـوده و از طریـق کاهـش فرآیندهـای ابیراهـی (کـه در اثـر تابیـده شـدن پالـس الکترونـی پهـن بانـد و به خصـوص الکترون هـای خـارج از محـور بـا زاویـه بـزرگ به وقوع پیوسته) کیفیت پرتو اصلی را ارتقاء ببخشد.

طبقات درجا و بهنگام

یکـی از مزایـای DTEM جدید، دستیابی به قابلیت بررسی درجـا و بهنـگام پویایـی شناسـی مـواد درون میکروسـکوپ مورد نظـر اسـت. به منظـور توسـعه کاربـرد ایـن روش در حوزه هـای مختلـف بایـد قابلیت بررسـی مـواد در محیط هایی غیر از شـرایط خلاء بالا درون سـتون میکروسـکوپ مذکور دسـترس پذیر باشـد. درصـورت بکارگیـری طبقه با محیـط گازی درون DTEM مذکور می تـوان مـواد مـورد نظـر را در شـرایط متغیـر دمایـی و فشـاری به طـور درجـا و بهنـگام بررسـی نمـود