Läpäisyelektronimikroskopia (TEM-kuvantaminen)

Läpäisyelektronimikroskopia (TEM) käyttää elektronisuihkua korkearesoluutioisten kuvien muodostamiseen nanomittakaavan kohteista – mukaan lukien niiden sisäiset rakenteet. TEM-analyysiä käytetään laajalti useilla aloilla, kuten materiaalitieteissä, mikrobiologiassa ja nanotekniikassa.

TEM poikkileikekuva ohutkalvosta
Kone logoNeste logoFermion logoPlanmeca logoSulapac logoOkmetic logo

Kirjoittajasta

Teemu Myllymäki | Materiaalitieteilijä ja toinen perustajista, Measurlabs

Teemulla on kemian maisterin tutkinto orgaanisesta kemiasta ja filosofian tohtorin tutkinto soveltavasta fysiikasta. Väitöskirjatutkimus keskittyi biomimeettisten materiaalien suunnitteluun supramolekulaarisen kemian ja molekyylien itsejärjestäytymisen avulla. Tohtorintutkinnon aikana transmissioelektronimikroskopia oli keskeinen osa päivittäistä tutkimustyötä. Sittemmin hän on jatkanut käytännön työtä elektronimikorskoopeilla osana Measurlabsin analytiikkapalveluja.

Measurlabs profiili · LinkedIn

Hiilinanoputki - TEM-kuva
Kiva 1. TEM-kuva ohuella polymeerikerroksella päällystetyistä hiilinanoputkista. Kuvattu Tecnai 120 kV TEMillä. Näyte kiinnitetty reijitetylle JEOL näytepidikkeelle.

Käyttökohteet

Elektroniikkateollisuus ja nanoteknologiaa kehittävät yritykset käyttävät TEM-menetelmää ja sen variaatioita, kuten STEM:iä, ohutkalvomateriaalien tutkimiseen. TEM:iä käytetään yleisesti vaurioiden ja virheiden havaitsemiseen.

TEM-analyysia voidaan käyttää myös kiinteiden näytteiden kiderakenteen määrittämiseen elektronidiffraktion avulla.

Soveltuvat näytteet

Koska TEM-kuvauksessa elektronien on läpäistävä näyte, näytteen on oltava riittävän ohut. Tyypillisesti vain alle 100 nm paksuisia näytteitä voidaan kuvata TEM:illä. Tätä paksummat näytteet voidaan ohentaa TEM-kuvattavaan muotoon esimerkiksi hiomalla tai FIB-menetelmällä (focused ion beam).

Hauraita biologisia näytteitä voidaan analysoida kryo-TEM-menetelmällä, jossa näyte pikajäädytetään ennen kuvantamista.

Tarvitsetko TEM-analyysejä?

Measurlabs tarjoaa korkealaatuisia kuvantamispalveluita TEM-, poikkileikkaus-TEM-, kryo-TEM- ja STEM-tekniikoilla. Toimitamme analyysit nopeasti myös suurille näytemäärille, mikä mahdollistaa projektiesi etenemisen ilman turhia viivästyksiä. Laajan kumppaniverkostomme ansiosta saat kaikki tarvitsemasi analyysit helposti yhdellä tilauksella, ja asiantuntijamme auttavat tarvittaessa sopivan menetelmän valinnassa. Ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella ja pyydä tarjous.

Soveltuvat näytematriisit

  • Nanomittakaavan materiaalit
  • Nanopartikkelit
  • Virukset ja mikrobit
  • Puolijohteiden osat
  • Hiilinanoputket, grafeenit ja muut hiilenanomateriaalit
  • Ohutkalvopinnoitteet
  • Selluloosan nanokuidut

TEM-analyysin tyypillisiä käyttökohteita

  • Mikrobien ja virusten sisäosien tutkiminen.
  • Vika-analyysit elektroniikan valmistuksessa
  • Nanopartikkeleiden muodon ja koon määrittäminen
  • Katalyyttipartikkelien sijainnin määrittäminen kantaja-aineessa
  • Selluloosan nanokuitujen kuvantaminen
  • Hiilinanoputkien, grafeenien ja muiden hiilen nanomateriaalien kuvantaminen

Ota yhteyttä

Vastaamme viesteihin yhdessä arkipäivässä.

Seuraaviin kysymyksiin vastaaminen auttaa meitä laatimaan sinulle tarjouksen nopeammin:

  • Vaatiiko kuvaus poikkileikenäytteiden valmistamisen? Jos kyllä, anna tähän tarkat ohjeet.

  • Millaista tietoa kuvista halutaan? Esim. partikkelikoko, morfologia, koostumus...

  • Onko näyte valmiiksi kuiva tai helposti kuivattavissa?

Onko sinulla kysymyksiä tai tarvitsetko apua? Lähetä meille sähköpostia tai soita myyjillemme.

Usein kysytyt kysymykset

Mihin TEM-analyysia yleensä käytetään?

TEM-analyysia käytetään pääasiassa elektroniikan ja nanoteknologian aloilla, mutta myös mikrobitutkimuksessa.

TEM tuottaa korkearesoluutioisia kuvia laadunvalvonnan ja vianetsinnän tarpeisiin. Laitteistoon voidaan myös yhdistää lisädetektoreja (esim. EDX tai EELS), jotka mahdollistavat alkuainekoostumuksen määrityksen kuvantamisen yhteydessä.

Mitkä ovat TEM:in rajoitteet?

Jotkut materiaalit eivät kestä suuren energian elektronisuihkua, johon TEM-analyysi perustuu. Hauraita materiaaleja voi kuitenkin olla mahdollista analysoida pikajäädytyksen jälkeen kryo-TEM-tekniikalla.

TEM-säde kulkee vain alle 100 nm paksuisten näytteiden läpi. Paksummat näytteet tulee ohentaa sopiviksi esimerkiksi FIB-tekniikalla tai mikrotomilla, mikä tekee menetelmästä näytettä vahingoittavan. Kokonaisia näytteitä voidaan analysoida esimerkiksi SAM- ja mikro-CT-tekniikoilla.

Mikä on TEMin resoluutioraja?

TEMillä saavutetaan jopa 0.1 nm resoluutio. Monesti näytteenvalmistus ja näytteen tyyppi rajoittaa resoluutiota enemmän kuin itse mikroskooppi.

Kuinka paksu TEM näyte voi olla?

Täytyy olla alle 100 nm. Mutta siitä on vaikea nähdä läpi mitään. 30 nm alkaa olemaan sopiva paksuus. Mitä ohuempi sen parempi, esim hiilinanoputket ovat helppoja kuvata koska niiden paksuus on vain muutamia nanometrejä.

Mitä eroa on TEM ja STEM kuvaamisella?

TEMissä on "laaja" elektronisuihku joka kuvaa koko tarkasteltavan alueen kerralla. STEMissä on hyvin fokusoitunut elektronisuihku joka skannaa näytteen läpi.

Mitä materiaaleja ei voi kuvata TEMillä?

Melkein kaikkea voi kuvata, mutta näytteenvalmistus muodostuu tiettyjen materiaalien kohdalla hyvin hankalaksi. Esimerkiksi kuivat nanopartikkelit täytyy saada dispergoitua johonkin liuottimeen ennen näytteenvalmistusta mikä ei välttämättä ole helppoa. Tai jotkin hauraat kiinteät materiaalit, joiden hiominen alle 100 nm paksuuteen voi muodostaa haasteita.

Kauan TEM näytteenvalmistus vie aikaa?

Riippuu näytteestä. Helppo valmiiksi liuottimeen dispergoitu näyte, joka dropcastataan näytepidikkeelle ja kuivataan suodatinpaperilla vie 3 minuuttia. Jos täytyy valmistaa poikkileike piikiekosta FIB-SEMillä niin siinä menee helposti neljä tuntia.

Mitä eroa on EDX ja EELS?

EDX detektoi röntgensäteitä ja on hyvä kun halutaan tunnistaa ja määrittää nopeasti paljon eri alkuaineita, erityisesti raskaampia alkuaineita. EELS mittaa näytteen läpäisseiden elektronien elektronihäviöitä ja on parempi detektoimaan kevyitä alkuaineita kuten litiumia, hiiltä, typpeä ja happea.

Onko TEM näytteenvalmistus destruktiivinen menetelmä?

No on. Tai no jos saivarrellaan, niin se näyte josta vaikka FIB-SEMillä otetaan se näytepala niin siihen tulee reikä eli joo se kohta tuhoutuu. Mut sit kun on se näyte otettu siihen näytepidikkeeseen niin se näyte itsessään ei välttämättä tuhoudu ellei sitä pommita jollain ihan täysin sopimattomilla energioilla.

Mitä on cryo-TEM?

Cryo-TEM on läpäisyelektronimikroskooppi, joka on jäähdytetty nestetypellä ja/tai nesteytetyllä heliumilla. Ideana on, että jäähdytetyllä mikroskoopilla pystytään kuvaamaan jäädytettyjä näytteitä ilman että ne sulaa. Jäädytettyjen näytteiden kuvaamisen etuna on se, että esimerkiksi biologiset näytteet on aika erilaisia silloin kun niistä ottaa veden pois kuin että kuvaa niitä omassa ympäristössään. Kuvaamista varten näyte pitää jäädyttää tosi nopeasti eli vitrifioida, jotta siihen ei kasva jääkiteitä. Vitrifiointi tehdään dippaamalla näyte nestetypellä nesteytettyyn propaaniin.

Mikä Measurlabs on?

Measurlabs tarjoaa erilaisia laboratorioanalyyseja tuotekehittäjille ja laatujohtajille. Suoritamme osan analyyseista omassa laboratoriossamme, mutta enimmäkseen ulkoistamme ne huolella valikoiduille kumppanilaboratorioille. Tällä tavoin pystymme lähettämään kunkin näytteen sille sopivimpaan laboratorioon ja tarjoamaan asiakkaillemme korkealaatuisia analyyseja yli tuhannella eri menetelmällä.

Miten palvelu toimii?

Kun otat meihin yhteyttä tarjouspyyntölomakkeella tai sähköpostilla, yksi menetelmäasiantuntijoistamme ottaa mittauksesi hoitaakseen ja vastaa mahdollisiin kysymyksiisi. Saat kirjallisen tarjouksen, jossa on kerrottu mittauksen yksityiskohdat ja osoite, johon voit lähettää näytteet. Me huolehdimme sen jälkeen näytteiden toimittamisesta oikeisiin laboratorioihin ja kirjoitamme tuloksista sinulle selkeän mittausraportin.

Kuinka lähetän näytteeni?

Näytteet toimitetaan laboratorioomme yleensä lähetillä. Varmista yksityiskohdat asiantuntijamme kanssa ennen näytteiden lähettämistä.