Explique o princípio de funcionamento de
Passo 1
O enunciado pede para explicar o princípio de funcionamento do microscópio eletrônico de transmissão (TEM). O conteúdo envolve a natureza ondulatória dos elétrons, a geração e aceleração do feixe eletrônico, a formação de imagem por lentes eletromagnéticas e o contraste originado pela interação do feixe com uma amostra ultrafina.
Passo 2
Para gerar o feixe de elétrons usamos um canhão de elétrons, que pode ser de tungstênio (termoiônico) ou de emissão por campo. Esse canhão emite elétrons que são acelerados por uma alta diferença de potencial
(tipicamente entre 100 kV e 300 kV). A alta tensão confere aos elétrons pequena comprimento de onda, dado pela relação de de Broglie:
onde
é a constante de Planck,
é a massa do elétron e
sua carga elementar. Essa pequena
(da ordem de picômetros) garante alta resolução espacial.
Passo 3
Após a aceleração, o feixe passa pelas lentes condensadoras (eletromagnéticas) que controlam a convergência e a intensidade do feixe sobre a amostra. Essas lentes funcionam como “vidros” magnéticos que desviam trajetórias de elétrons, concentrando-os num ponto ou feixe paralelo de diâmetro ajustável.
Passo 4
A amostra, preparada ultrafina (espessura típica <100 nm), é atravessada pelos elétrons. Parte deles interage elasticamente (desvio de trajetória sem perda de energia) ou inelasticamente (transferência de energia, causando excitações na amostra). Os elétrons transmitidos formam contraste pois regiões mais densas ou mais espessas dispersam mais elétrons, deixando menos no feixe principal.
Passo 5
Logo após a amostra, a lente objetiva coleta os elétrons transmitidos e forma uma imagem intermediária. Essa lente é a mais importante para a resolução final, pois pequenas imperfeições de alinhamento ou aberrações cromáticas/Esféricas afetam diretamente a nitidez.
Passo 6
Finalmente, um conjunto de lentes projetoras amplia a imagem intermediária várias centenas de milhares de vezes e a projeta num anteparo fluorescente, detector de cintilação ou câmera CCD. A variação de intensidade (brilho/escuro) na imagem reflete as diferentes transmissividades locais da amostra, revelando sua morfologia e estrutura cristalina.
Resposta
O TEM funciona acelerando um feixe eletrônico de curto comprimento de onda, focalizando-o sobre uma amostra ultrafina, coletando os elétrons transmitidos em lentes eletromagnéticas e formando uma imagem ampliada em um detector. O contraste na imagem surge da variação do espalhamento dos elétrons pelas diferentes regiões da amostra.