Właściwości preparatów obserwowanych w TEM

Obiekty obserwowane w mikroskopie elektronowym muszą być wcześniej odpowiednio spreparowane. Wymaga to przygotowania cienkich preparatów, tak aby padająca na niego wiązka mogła przez niego przeniknąć. Sposób przygotowania zależny jest od obiektu oraz techniki mikroskopowej, którą chcemy zastosować. Preparat przeznaczony do obserwacji mikroskopowych powinien być trwały mechanicznie oraz być na tyle cienki, aby wiązka elektronów mogła przez niego przeniknąć. Niezwykle istotne jest, aby wewnętrzna struktura badanego materiału pozostała nienaruszona. Tak cienkie preparaty uzyskiwane są metodą pośrednią (repliki) lub bezpośrednią (cienkie folie).

Charakterystyka pośrednich metod obserwacji TEM

Do obserwacji pośredniej wykorzystuje się nie sam obiekt zainteresowań, tylko replikę, czyli cienką warstwę materiału odwzorowującą topografię powierzchni.

Replika powinna być odporna na działanie czynników mechanicznych i chemicznych, wiernie odwzorowywać powierzchnię próbki, łatwo oddzielać się od powierzchni próbki, być bezpostaciowa i kontrastowa, aby interpretacja wyników była przystępna.

Jednostopniowe wykonanie repliki polega na naniesieniu cienkiej warstwy masy plastycznej na preparat i jej oderwaniu. W przypadku przygotowania dwustopniowego na masę plastyczną nanosi się dodatkowo cienką warstwę węgla. Przygotowanie repliki ekstrakcyjnej wymaga wstępnego trawienia szlifu metalograficznego, a następnie naniesieniu warstwy węgla i elektrolitycznym jej oddzieleniu. Można przygotować repliki jedno- lub dwustronne.

Charakterystyka bezpośrednich metod obserwacji TEM

Obserwacja bezpośrednia umożliwiająca badanie materiałów metalicznych pozwala na obserwację struktury, defektów sieciowych, przemiany fazowej, procesów odkształcania się i rekrystalizacji. Grubość preparatu zależy od użytego napięcia przyśpieszającego i od liczby atomowej badanego metalu. Cienkie folie wykonujemy za pomocą polerowania elektrolitycznego dla metali przewodzących prąd i polerowania jonowego dla pozostałych obiektów metalicznych. Z interesującego obiektu wycina się cienki krążek, który jest wstępnie szlifowani i polerowany mechanicznie. Następnie poddaje się go ścienianiu elektrolitycznemu lub jonowemu do osiągnięcia wymaganej grubości próbki przy zachowaniu struktury preparatu i gładkości powierzchni.

Preparaty biologiczne wymagają innej procedury niż materiały inżynierskie. Pierwszym etapem jest proces utrwalenia próbki za pomocą procesora tkankowego. Po serii ekspozycji w alkoholu etylowym lub acetonie próbka zostaje umieszczona w foremce, tworząc bloczek z zatopionym preparatem. Jest to materiał, który poddawany będzie sekcjonowaniu na ultramikrotomie, celem otrzymania cienkich skrawków umieszczanych w dalszym etapie na siatce TEM. Ostatnim etapem jest kontrastowanie za pomocą octanu uranylu i cytrynianiu ołowiu.

Oprócz preparatyki próbek w temperaturze pokojowej, materiał biologiczny można przygotować w warunkach cryo, zachowując jego najbardziej naturalne środowisko i strukturę. Jest to tzw. utrwalenie fizyczne, obejmujące etap zamrożenia w ciekłym azocie. Kolejny etap to tzw. freeze-substitution (FS) i jest to proces odwadniania, przeprowadzany w temperaturach wystarczająco niskich, aby uniknąć tworzenia się kryształków lodu i ominąć szkodliwe skutki obserwowane po odwodnieniu w temperaturze pokojowej. Podczas zamrażania „zamrożona” woda jest rozpuszczana przez rozpuszczalnik organiczny. FS łączy natychmiastowe fizyczne unieruchomienie składników komórki (krio-utrwalanie) i zatopienie żywicy. Po zakończeniu, próbki są stopniowo podgrzewane i przetwarzane dalej, tak jak w przypadku próbek przygotowanych w sposób konwencjonalny. Udane krio-utrwalanie, po którym następuje FS, wykazuje lepsze zachowanie drobnej struktury w porównaniu z utrwalaniem chemicznym. Agregacja makrocząsteczek w rozpuszczalnikach organicznych i zmiany powłoki hydratacyjnej otaczającej cząsteczki biologiczne mogą zachodzić nawet w bardzo niskich temperaturach, ale uzasadnione jest założenie, że FS w temperaturach poniżej określonego progu zachowuje powłokę hydratacyjną

Przykładowe urządzenia do preparatyki TEM:

Specjalizujemy się w dziedzinie mikroskopii elektronowej oraz rozwiązaniach dedykowanych do preparatyki próbek mikroskopowych. Skontaktuj się z naszymi specjalistami, w celu doboru optymalnego rozwiązania:

PIK INSTRUMENTS 

tel: +48 22 233 10 77

e-mail: kontakt@pik-instruments.pl

ul. Gen. L. Okulickiego 7/9

05-500 Piaseczno, Polska

pon-pt: 08:00 – 16:00