پاورپوینت شناسایی و تعیین ساختار های نانو

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

شناسایی و تعیین ساختار های نانو

اسلاید 3 :

نانو تکنولوژی
علم مهندسی معکوس ریز ساخته های خداوند

اسلاید 4 :

1- مشاهده میکروسکوپی 2- مطالعه اثرات پراش 3- بررسی های طیف سنجی
شناسایی و تعیین ساختار نانو ذرات به سه طریق کلی صورت می گیرد:

اسلاید 5 :

مطالعه به کمک میکروسکوپ

اسلاید 6 :

میکروسکوپ نوری
Micro : ریز Scope : نگاه کردن

میکروسکوپ نوری بزرگنمایی 500X تا 1000X را دارد.
قدرت تفکیک این نوع میکروسکوپ 0.2 میکرومتر است.
نیاز دانشمندان بیولوژیست به دیدن اجزای داخل سلول مثل هسته و میتوکندری تا سال 1930 اوج گرفت.

اسلاید 7 :

میکروسکوپ های نوری و الکترونی
اصولا میکروسکوپ های الکترونی مشابه میکروسکوپ نوری است . اما ظاهر آن بسیار متفاوت است و بعلت داشتن منابع تامین نیروی خیلی منظم برای تولید و کنترل الکترونی بسیار بزرکتر است . کل سیستم باید در یک خلا بسیار بالا نگهداری شود . زیرا هوا مانع حرکت الکترو ها خواهد شد.

عدسی های میکروسکوپ الکترونی میدان های قوی مغناطیسی حاصل از سیم پیچ ها هستند و با تغییر نیروی میدان در حالی که سیم پیچ ها در وضعیت ثابتی هستند تصویر به کانون آورده می شود .
در میکروسکوپ های نوری به وسیله تغییر فاصله عدسی تصویر به کانون آورده می شود.
از آنجایی که نمونه های متالوگرافی به پر تو الکترونی کدر هستند ضروری است که نقش برگردان نازکی از نمونه تهیه شده و با تکنیک های مخصوصی نقش برگردان سطح نمونه مطالعه شود.

درواقع میکروسکوپ الکترونی براساس قوانین نوری کار میکند ومانند تمام میکروسکوپها از دو عدسی شی و چشمی تشکیل شده ولی دراین دستگاه به جای نور از شار الکترون) پرتوهای الکترونی) پر انرژی استفاده میگردد از آنجاییکه طول موج تابش ا لکترون بسیار کوتاهتر است تصاویر بدست آمده دارای بزرگنمایی بیشتری نسبت به میکروسکوپهای نوری میباشند .

تمام میکروسکوپها ی الکترونی دارای یک محفظه (بخش لولهای شکل) خلاء تحت فشار بسیار کم نانو پاسکال هستند که که بعنوان یک منبع الکترونی عمل میکنند و کار ساخت وتمرکز الکترونها در آن صورت میگیردد.

در قسمت بالای لوله یک قطب منفی الکتریکی فلزی ازجنس تنگستن نصب شده واین فلز با عبور جریان الکتریکی آنقدر داغ میشود که الکترون نشر می کند..پرتوهای الکترونی در مسیر خود از روزنه های تعبیه شده در یک فلز عبور کرده وبا عبور از لنزهای مغناطیسی بر روی شی مورد نظر تابانده شده ودر نتیجه بازتاب نور تصو یر شی دیده خواهد شد.که میتوان آن را در کامپیوتر بوضوح ثبت نمود.

اسلاید 8 :

انواع میکروسکوپ الکترونی
Transmission Electron Microscope (TEM)
Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Probe Microscopy (SPM)
TEM میکروسکوپ الکترونی عبوری
SEM میکروسکوپ الکترونی روبشی
SPM میکروسکوپهای روبشی کاوشی (نام گروهی)
{Probe = کاوش}

اسلاید 9 :

تاریخچه میکروسکوپ الکترونی
در سال 1931 توسط Ernest Ruska و Max Knoll که دو دانشمند آلمانی بودند اختراع شد و بزرگنمایی بیش از 10,000X را تولید کرد.

در ابتدا نوع E.M. Transmissionازمیکروسکوپ الکترونی ساخته شد (1932).

نوع Scanning E.M. در سال 1938 طراحی ودرسال 1942 ساخته شد.

اسلاید 10 :

کاربردهای میکروسکوپ الکترونی
توپوگرافی: اطلاعات سطحی- ترکیب مواد - سختی و انعکاس جسم را به ما نشان میدهد.
مرفولوژی: شکل وسایزاجزای سازنده جسم مورد نظر را به ما نشان میدهد.
اجزای سازنده هر جسم را به ما نشان میدهد.
اطلاعات کریستالوگرافیک : چگونگی آرایش اتمهای یک جسم را به ما میدهد.

اسلاید 11 :

اصول کار میکروسکوپ الکترونی
در این میکروسکوپ به جای نور معمولی از بیم الکترونی بسیار پرانرژی برای ایجاد تصویر استفاده میشود.
برای ایجاد این بیم الکترونی یک منبع الکترونی وجود دارد که توسط یک پتانسیل الکتریکی مثبت به سمت نمونه هدایت میشود.
تمرکز این بیم الکترونی بر روی نمونه توسط لنزهای مغناطیسی انجام میشود.

اسلاید 12 :

معرفی برخی اصطلاحات
Magnification : بزرگنمایی به معنای افزایش قطر یک ساختمان است.
Resolution : قدرت تفکیک به معنای کوچکترین فاصله بین دو نقطه است که می توان دو نقطه مجزا را تشخیص داد و در غیراینصورت به شکل یک نقطه دیده میشوند.
توجه: لزوما بزرگنمایی بیشتر به معنای قدرت تفکیک بالاتر نیست.

اسلاید 13 :

میکروسکوپ TEM
ميکروسکوپ انتقال الکترونی TEM : اساس عملکرد میکروسکوپ انتقال الکترونی(Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که بجای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترونها بجای نور، این محدودیت از بین میرود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است. با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند انگستروم را مشاهده کرد. برای مثال میتوانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید.

در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند (این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکانهایی هستند که الکترون از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر)

وضوح این میکروسکوپ 2/0 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 2/0 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ انتقال الکترونی استفاده نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار کریستالی (نحوه قرارگیری اتمها در شبکه کریستالی) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.

اسلاید 14 :

TEM
چنانچه هدف مطالعه ساختمانی درون نمونه تا حد اتمی باشد میتوان از TEM استفاده کرد ولی باید امکان آماده سازی نمونه به صورت لایه های بسیار نازک وجود داشته باشد تا الکترون از آن عبور کند. مثلا در اجسام نرم میتوان آنها را فریز کرد. روشهای آماده سازی نمونه مختلف و مشکل تر از کار با دستگاه است.
چون در TEM الکترون از نمونه عبور میکند تصویر را Transmitted image میگویند.

اسلاید 15 :

اجزای میکروسکپ TEM
تفنگ الکترونی
لنزهای کندانسور: برای فرم دادن بیم الکترونی، محدود کردن مقدارجریان بیم الکترون
اپرچرکندانسورواپرچرابژکتیو: برای تمرکزبیشتربیم الکترونی برروی نمونه
لنزهای ابژکتیو: تمرکزبیم برروی اجزای نمونه
انعکاس الکترون از روی نمونه و جذب آن توسط دتکتور
انتقال به دستگاه تقویت کننده Amplifier
برخورد بیم الکترون به نمونه وانعکاس آن برروی صفحه فلورسنت(CRT ).

اسلاید 16 :

اجزای تشکیل دهنده TEM
Illuminating system یا سیستم نوردهی
Electron gun (Anode, Condenser lenes Shield , filament)
Specimen manipulation system سیستم ورود و خروج نمونه
Stage(جایگاه نمونه)
Specimen holder
Imaging system سیستم تصویردهی
Objective, Intermediate, Projector lenses
Viewing system سیستم مشاهده و دوربین
Vacuum system سیستم خلا

اسلاید 18 :

اولترامیکروتوم
وسیله ای برای برش دادن نمونه ها به مقاطع بسیار نازک جهت مشاهده توسط TEM است.
الکترونها با توان 125-50 کیلوولت نمی توانند از ضخامت بیش از 150 نانومتر بگذرند.
برای بهترین قدرت تفکیک باید ضخامت برشها 60-30 نانومتر باشد.

اسلاید 19 :

مقایسه LM با TEM
شباهتها:
منبع انرژی (فلزتنگستن)
لنز کندانسور
لنز ابژکتیو
لنزهای پروژکتور
تفاوتها :
جنس لنزها (در LM از جنس كوارتز و
درTM الكترومغناطيسي است).
نوع نمونه
نحوه تشكيل تصوير
وجود خلا درسيستم (برای عبور الکترونها)

اسلاید 20 :

میکروسکوپ نوری و الکترونی