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Microscópio eletrônico de transmissão: diferenças entre revisões

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[[Ficheiro:Polio EM PHIL 1875 lores.PNG|thumb|right|Uma imagem obtida a partir do MET. O vírus da poliomelite mede 30 [[nanômetros|nm]].<ref>{{citecitar web|url=http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/V/Viruses.html|titletítulo=Viruses}}</ref>]]
 
Um '''microscópio eletrônico de transmissão''' ('''''MET''''') é um [[microscópio]] no qual um feixe de [[elétrons]] é emitido em direção a uma amostra ultra fina, interagindo com a amostra enquanto a atravessa. A interação dos elétrons transmitidos através da amostra forma uma imagem que é ampliada e [[Foco|focada]] em um dispositivo de imagem, como uma tela [[fluorescente]] em uma camada de [[filme fotográfico]], ou detectada por um sensor como uma [[câmera CCD]].<ref name=Zinin>Pavel Zinin; [http://www.soest.hawaii.edu/~zinin/images/lectures/GG711/GG711Lec15TEM.pdf Transmission electron microscope]; - '''www.soest.hawaii.edu''' {{en}}</ref>
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[[Imagem:Ernst Ruska Electron Microscope - Deutsches Museum - Munich-edit.jpg|left|thumb|O primeiro MET, originalmente instalado no I.G. Farben-Werke e agora em exposição no Deutsches Museum em [[Munique]], Alemanha.]]
 
Foi [[Ernst Abbe]] quem originalmente postulou que a capacidade para obtenção de detalhe na visualização de um objeto era limitada pelo [[comprimento de onda]] da luz usada no processo, limitando assim a ampliação máxima possível de ser obtida através de um microscópio óptico para alguns micrômetros.<ref>E. Abbe.; [http://www.springerlink.com/content/k7154700k345404p/ Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der mikroskopischen Wahrnehmung]. ''Archiv für Mikroskopische Anatomie, Vol. 9, No. 1. (1 December 1873), pp. 413-418. DOI: 10.1007/BF02956173</ref>
 
O desenvolvimento ocorrido nos microscópios de [[raios ultravioleta]], conduzido por [[August Köhler|Köhler]] e [[Moritz von Rohr|Rohr]], viria a permitir um aumento de ampliação de cerca de um ou dois fatores.<ref>ultraviolet microscope. (2010). In Encyclopædia Britannica. Retrieved November 20, 2010, from [http://www.britannica.com/EBchecked/topic/613520/ultraviolet-microscope Encyclopædia Britannica Online]</ref> Contudo, este tipo de luz implicava o uso de componentes óticos de quartzo mais dispendiosos, devido à sua absorção dos raios UV. Na época, acreditava-se que obter uma imagem abaixo de um micrômetro seria simplesmente impossível devido às restrições impostas pelo comprimento de onda da luz.<ref name=ruska>{{citecitar booklivro|titletítulo=The Early Development of Electron Lenses and Electron Microscopy|authorautor =Ernst Ruska, translation my T Mulvey|isbn=3-7776-0364-3}}</ref>
Já anteriormente, em 1858, tinha sido constatado por [[Julius Plücker|Plücker]] que o desvio de raios catódicos ([[elétrons]]) era possível graças ao uso de campos magnéticos.<ref>{{cite journal|title=Über die Einwirkung des Magneten auf die elektrischen Entladungen in verdünnten Gasen|author=Plücker, J.|journal=Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie|volume=103|pages=88–106|year=1858|doi=10.1002/andp.18581790106}}</ref> Este efeito foi usado na construção de [[Osciloscópio|osciloscópios de raios catódicos]] (ORC) primitivos em 1897 por [[Ferdinand Braun]], concebidos como dispositivos de medição.<ref>{{cite web|title=Ferdinand Braun, The Nobel Prize in Physics 1909, Biography |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1909/braun-bio.html}}</ref> De fato, em 1891, foi admitido por Riecke que os raios catódicos podiam ser focados por esses campos magnéticos, permitindo o uso de lentes simples. Posteriormente esta teoria foi confirmada por [[Hans Busch (físico)|Hans Busch]] no seu trabalho publicado em 1926, que mostrou que as equações aplicadas à ótica podiam, mediante determinados pressupostos, ser também aplicadas aos electrões.<ref>{{cite web|title=The Nobel Prize in Physics 1986, Perspectives - Life through a Lens|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/perspectives.html}}</ref><ref>[http://www.salve-project.de/press/pioneers_in_electron_microscopy_germany.pdf History of resolution enhancement in electron microscopy driven by Ernst Abbe] - '''www.salve-project.de''' {{en}}</ref><ref name=Masters>[http://www.fen.bilkent.edu.tr/~physics/news/masters/ELS_HistoryEM.pdf Barry R Masters; History of the Electron Microscope in Cell Biology] - '''www.fen.bilkent.edu.tr''' {{en}}</ref><ref name=TMulvey>{{Citar livro|autor=Mulvey, Tom; Hawkes, Peter W. |título=Advances in Imaging and Electron Physics |subtítulo=The Growth of Electron Microscope |idioma=inglês |edição= |local=| editora=Academic Press |ano=1996 |páginas= 132|volumes=96 |isbn=0120147386 }}</ref>▼
 
▲Já anteriormente, em 1858, tinha sido constatado por [[Julius Plücker|Plücker]] que o desvio de raios catódicos ([[elétrons]]) era possível graças ao uso de campos magnéticos.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=Über die Einwirkung des Magneten auf die elektrischen Entladungen in verdünnten Gasen|authorautor =Plücker, J.|journalperiódico=Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie|volume=103|pagespáginas=88–106|yearano=1858|doi=10.1002/andp.18581790106}}</ref> Este efeito foi usado na construção de [[Osciloscópio|osciloscópios de raios catódicos]] (ORC) primitivos em 1897 por [[Ferdinand Braun]], concebidos como dispositivos de medição.<ref>{{citecitar web|titletítulo=Ferdinand Braun, The Nobel Prize in Physics 1909, Biography |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1909/braun-bio.html}}</ref> De fato, em 1891, foi admitido por Riecke que os raios catódicos podiam ser focados por esses campos magnéticos, permitindo o uso de lentes simples. Posteriormente esta teoria foi confirmada por [[Hans Busch (físico)|Hans Busch]] no seu trabalho publicado em 1926, que mostrou que as equações aplicadas à ótica podiam, mediante determinados pressupostos, ser também aplicadas aos electrões.<ref>{{citecitar web|titletítulo=The Nobel Prize in Physics 1986, Perspectives - Life through a Lens|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/perspectives.html}}</ref><ref>[http://www.salve-project.de/press/pioneers_in_electron_microscopy_germany.pdf History of resolution enhancement in electron microscopy driven by Ernst Abbe] - '''www.salve-project.de''' {{en}}</ref><ref name=Masters>[http://www.fen.bilkent.edu.tr/~physics/news/masters/ELS_HistoryEM.pdf Barry R Masters; History of the Electron Microscope in Cell Biology] - '''www.fen.bilkent.edu.tr''' {{en}}</ref><ref name=TMulvey>{{Citar livro|autor=Mulvey, Tom; Hawkes, Peter W. |título=Advances in Imaging and Electron Physics |subtítulo=The Growth of Electron Microscope |idioma=inglês |edição= |local=| editora=Academic Press |ano=1996 |páginas= 132|volumes=96 |isbn=0120147386 }}</ref>
Em 1928, na Universidade de Tecnologia de Berlim, [[Adolf Matthias]], professor de Tecnologia de alta tensão e instalações elétricas, nomeou [[Max Knoll]] para liderar um grupo de investigadores para aperfeiçoar o desenho do ORC. Esse grupo era composto por diversos doutorandos incluindo Ruska e [[Bodo von Borries]]. A equipa ocupou-se sobretudo com o desenho das lentes e o posicionamento da coluna do ORC, do qual tentaram obter parâmetros que poderiam ser otimizados para permitir a construção de melhores modelos de ORC, assim como o desenvolvimento de componentes óticos para electrões que pudessem ser usados na geração de imagens em ampliações menores (próximas de 1:1). Em 1931 o grupo conseguiu a geração de imagens ampliadas de malhas colocadas sob a abertura do ânodo. O dispositivo usava duas lentes magnéticas para conseguir ampliações maiores sendo este, discutivelmente, o primeiro microscópio eletrônico. No mesmo ano [[Reinhold Rudenberg]], diretor científico da [[Siemens]], um microscópio de electrões com uma [[lente eletroestática]].<ref name=ruska/><ref>{{cite web|title=Configuration for the enlarged imaging of objects by electron beams|date=May 30, 1931 |url=http://v3.espacenet.com/searchResults?locale=en_GB&PN=DE906737&compact=false&DB=EPODOC}}</ref>▼
 
▲Em 1928, na Universidade de Tecnologia de Berlim, [[Adolf Matthias]], professor de Tecnologia de alta tensão e instalações elétricas, nomeou [[Max Knoll]] para liderar um grupo de investigadores para aperfeiçoar o desenho do ORC. Esse grupo era composto por diversos doutorandos incluindo Ruska e [[Bodo von Borries]]. A equipa ocupou-se sobretudo com o desenho das lentes e o posicionamento da coluna do ORC, do qual tentaram obter parâmetros que poderiam ser otimizados para permitir a construção de melhores modelos de ORC, assim como o desenvolvimento de componentes óticos para electrões que pudessem ser usados na geração de imagens em ampliações menores (próximas de 1:1). Em 1931 o grupo conseguiu a geração de imagens ampliadas de malhas colocadas sob a abertura do ânodo. O dispositivo usava duas lentes magnéticas para conseguir ampliações maiores sendo este, discutivelmente, o primeiro microscópio eletrônico. No mesmo ano [[Reinhold Rudenberg]], diretor científico da [[Siemens]], um microscópio de electrões com uma [[lente eletroestática]].<ref name=ruska/><ref>{{citecitar web|titletítulo=Configuration for the enlarged imaging of objects by electron beams|datedata=May 30, de maio de 1931 |url=http://v3.espacenet.com/searchResults?locale=en_GB&PN=DE906737&compact=false&DB=EPODOC}}</ref>
 
===Aumento da resolução===
Nesta época, ainda não tinha sido completamente compreendido o comportamento em [[Onda de matéria|onda]] dos elétrons, que ainda se considerava serem partículas carregadas de matéria. Foi apenas em 1927 que se publicou ''De Brogle Hypotesis'', uma investigação sobre a onda natural de elétrons.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=La nouvelle dynamique des quanta|authorautor =Broglie, L.|journalperiódico=Électrons et Photons: Rapports et Discussions du Cinquième Conseil de Physique. Solvay|yearano=1928}}</ref> O grupo só teve conhecimento da publicação em 1932, momento em que rapidamente compreendeu que o comprimento da [[onda de Broglie]] era muitas ordens de magnitude menor que o comprimento da onda de luz, teoricamente permitindo imagens à escala do átomo. Em abril de 1932, Ruska sugeriu a construção de um novo microscópio de eletrões para a visualização direta de amostras inseridas no microscópio, em vez de simples malhas ou imagens feitas a partir de diafragmas. Com este dispositivo conseguiu-se tanto uma imagem [[Difração|difrativa]] como uma imagem normal de uma folha de alumínio. Contudo, não foi possível demonstrar ampliações maiores do que as já possíveis com microscópios óticos, objetivo que apenas foi alcançado em setembro de 1933, com o registo de imagens de fibras de algodão momentos antes de serem rapidamente desfeitas pelo feixe de eletrões.<ref name=ruska/>
 
Nesta altura, o interesse no projeto do microscópio eletrônico aumentou, com outros grupos a contribuir para o avanço da tecnologia do MET, tal como o de [[Albert E. Prebus|Albert Prebus]] e [[James Hillier]], ambos da [[Universidade de Toronto]] e autores do primeiro MET dos Estados Unidos em 1938.<ref>{{citecitar web|url=http://comdir.bfree.on.ca/hillier/hilbio.htm|titletítulo=Dr. James Hillier, Biography}}</ref>
 
A Siemens continuou a pesquisa em 1936, tendo como objetivo melhorar as propriedades de visualização do MET, principalmente no que diz respeito a amostras biológicas. Naquela época, os microscópios eletrônicos eram fabricados para grupos específicos, tal como o dispositivo "EM1" utilizado no Laboratório Nacional de Física do Reino Unido.<ref name=Hawkes85>{{citecitar booklivro|titletítulo=The beginnings of Electron Microscopy|yearano=1985|authorautor =Hawkes, P. (Ed.)|publisherpublicado=Academic Press}}</ref> Em 1939, o primeiro microscópio eletrônico comercial foi instalado no departamento de física do I. G Farben-Werke. O avanço na investigação sofreu um revés durante [[II Guerra Mundial]], quando um bombardeio aéreo destruiu os laboratórios da Siemens e causou a morte de dois dos investigadores, [[Heinz Otto Müller|Heins Müller]] e [[Friedrich Krause]].<ref name="ruskaNobelLect">{{citecitar web|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/ruska-lecture.html|titletítulo=Ernst Ruska, Nobel Prize Lecture}}</ref>
 
===Outras pesquisas===
Depois da Segunda Guerra Mundial, Ruska retomou a pesquisa na Siemens, onde construiu o primeiro microscópio capaz de ampliações na ordem das 100 mil vezes.<ref name="ruskaNobelLect" /> Os princípios estruturais deste microscópio, com vários estágios de preparação ótica, é usado ainda hoje nos microscópios modernos. Começam a ser fabricados aparelhos em [[Manchester]], no Reino Unido, nos Estados Unidos pela RCA, na Alemanha pela Siemens, e no Japão. A primeira conferência internacional sobre o tema foi organizada em [[Delft]] em 1942, contando com mais de cem participantes.<ref name="Hawkes85"/> De entre as conferências que se seguiram, inclui-se a "Primeira" conferência internacional em Paris, em 1950, e a de Londres em 1954.
<ref>{{Citar livro|autor=Mulvey, Tom; Hawkes, Peter W. |título=Advances in Imaging and Electron Physics |subtítulo=The Growth of Electron Microscope |idioma=inglês |edição= |local=| editora=Academic Press |ano=1996 |páginas= 42|volumes=96 |isbn=0120147386 }}</ref>
 
Com o desenvolvimento do MET, iniciou-se a reinvestigação tecnológica no campo do [[Microscópio eletrônico de varredura por transmissão|microscópio eletrónico por varredura de transmissão]] (STEM), que apenas viria a ter resultados práticos no final da [[década de 1970]], quando [[Albert Crewe]] da [[Universidade de Chicago]] desenvolveu o [[canhão de emissão de campo]] e adicionou uma lente objetiva de alta qualidade na criação do primeiro STEM..<ref>{{citecitar journalperiódico| lastúltimo = Crewe
|firstprimeiro = Albert V| coauthors coautor= Isaacson, M. and Johnson, D.
|year ano= 1969| title título= A Simple Scanning Electron Microscope
|journal periódico= Rev. Sci. Inst.| volume = 40| pages páginas= 241–246
|doi = 10.1063/1.1683910}}</ref> Com este desenho, Crewe demonstrou a capacidade de visualização de átomos através da técnica de [[imagem de campo escuro anular]]. Crewe, em conjunto com colaboradores na Universidade de Chicago, desenvolveu também a [[emissão de elétrons por campo]] a frio e construiu um STEM capaz de visualizar átomos únicos sobre finos substratos de carbono.<ref>{{citecitar journalperiódico| lastúltimo = Crewe| firstprimeiro = Albert V
|coauthors coautor= Wall, J. and Langmore, J.| year ano= 1970
|title título= Visibility of a single atom| journal periódico= Science
|volume = 168| pages páginas= 1338–1340| doi = 10.1126/science.168.3937.1338
|pmid = 17731040| first2primeiro2 = J| first3primeiro3 = J| issue número= 3937
|issn = 0036-8075}}</ref><ref name=Nixon />
 
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===Elétrons===
Em teoria, a resolução máxima (''d''), que se pode obter com um microscópio ótico é limitada pelo comprimento da onda dos [[fótons]] que são usados para varrer a amostra, (''λ''), e a [[abertura numérica]] do sistema ''NA'' (de '''''n'''umerical '''a'''perture'').<ref name="FultzAndHowe">{{citecitar booklivro|titletítulo=Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of Materials|authorautor =Fultz,B and Howe, J|publisherpublicado=Springer|yearano=2007|isbn=3540738851}}</ref>
 
:<math> d=\frac{\lambda}{2\,n\,\sin\alpha} \approx \frac{\lambda}{2\,\textrm{NA}}</math>
 
Cientistas no início do [[século XX]] teorizaram formas de contornar as limitações impostas pelo comprimento de onda relativamente grande do [[Espectro Visível]] (comprimento da onda de 400 até 700 [[nanômetro]]s) usando elétrons. Como toda a matéria, os elétrons têm tanto propriedade de ondas como de partículas ([[dualidade onda-partícula]], tal como defendeu [[Louis-Victor de Broglie]]), e as suas propriedades de onda significam que possa ser feito um feixe de eletrões de modo a que se comporte como um feixe de radiação eletromagnética. O comprimento da onda dos elétrons é calculado igualando a [[Onda de matéria|equação de Louis-Victor de Broglie]] com a energia cinética de um elétron. Deve ser feita uma correção adicional que leve em conta efeitos da [[Teoria da relatividade|relatividade]], já que num MET a velocidade de um elétron se aproxima da [[velocidade da luz]],(''c'').<ref>{{citecitar booklivro|titletítulo=Electron Diffraction in the Transmission Electron Microscope|authorautor =Champness, P. E.|yearano=2001|publisherpublicado=Garland Science|isbn=1859961479|issn=978-1859961476}}</ref>
 
:<math>\lambda_e \approx \frac{h}{\sqrt{2m_0E(1+\frac{E}{2m_0c^2})}}</math>
 
onde ''h'' é a [[constante de Planck]], m<sub>0</sub> que é a [[massa em repouso]] de um elétron e ''E'' é a energia do elétron acelerado. Num microscópio eletrônico os Elétrons são normalmente gerados através de um processo designado por [[emissão termiônica]] de um filamento, normalmente tungstênio, da mesma forma que uma [[lâmpada]], ou em alternativa através da [[emissão de elétrons por campo]].<ref>{{citecitar booklivro|titletítulo=The Handbook of surface imaging and visualization|authorautor =Hubbard, A|yearano=1995|isbn=0849389119|publisherpublicado=CRC Press}}</ref> Os elétrons são então acelerados por um [[potencial elétrico]] (medido em [[volt]]s) e focados para a amostra por lente elétroestática e eletromagnéticas. O feixe retransmitido contém informação sobre a densidade dos eletrões, a [[Fase (física)|fase]] e [[Comprimento de onda|periodicidade]], sendo usado para formar a imagem.<ref>{{citar web|lingua=inglês|url=http://www.fei.com/uploadedFiles/Documents/Content/Introduction_to_EM_booklet_July_10.pdf|titulo=An introduction to Electron Microscopy|autor=|publicado=FEI|data=10/07/11|acessodata=02/08/11}}</ref>
 
=== Formação da fonte ===
[[Arquivo:Scheme TEM en.svg|250px|thumb|Disposição de componentes óticos em um MET básico.]]
 
Do topo para baixo, um MET consiste de uma fonte de emissão, a qual pode ser um filamento de [[tungstênio]], ou uma fonte de [[hexaboreto de lantânio]] (LaB<sub>6</sub>).<ref name=EgertonPPEM>{{citecitar booklivro|titletítulo=Physical principles of electron microscopy|authorautor =Egerton, R|yearano=2005|isbn=0387258000|publisherpublicado=Springer}}</ref> Para tungstênio, esta será da forma de um filamento de um grampo de cabelo, ou um filamento em forma de pequena espiga. Fontes de LaB<sub>6</sub> utilizam pequenos [[Monocristal|monocristais]]. Ao conectar este "canhão" a uma fonte de alta tensão (tipicamente ~100-300 kV) o canhão irá, dada corrente suficiente, iniciar a emitir elétrons seja por [[emissão termoiônica]] ou [[emissão de elétrons por campo]] no vácuo. Essa extração é normalmente auxiliada pelo uso de um [[cilindro de Wehnelt]]. Após a extração, as lentes superiores do MET permitem a formação da sonda eletrônica com o tamanho e localização desejada para a interação posterior com a amostra.<ref name="rose">{{citecitar journalperiódico| doi= 10.1088/0031-8949/9/1/014107|titletítulo=Optics of high-performance electron Microscopes|formatformato=free download review on electron optics|volume= 9|yearano= 2008|autor author= Rose, H H| journalperiódico= Science and Technology of Advanced Materials| pagespáginas= 014107}}</ref>
 
A manipulação dos elétrons no tubo é causada por dois efeitos. A interação dos elétrons com o campo magnético causa o movimento dos elétrons na direção desejada, dessa forma permitindo o eletroímã manipular o feixe de elétrons. O uso de campos magnéticos permite a formação de lentes magnéticas de diferentes poderes de foco, a forma das lentes originais permitem a distribuição do fluxo magnético, além disso, o campo eletroestático pode usar os elétrons para desviar os elétrons do fluxo magnético. Adicionalmente, [[Campo elétrico|campos eletrostáticos]] podem causar a deflecção dos elétrons através de um ângulo constante, devido a carga elétrica viajar através de um [[campo elétrico]].<ref name=EgertonEELS /><ref>John M. Rodenburg, Institute of Physics (Great Britain). Electron Microscopy and Analysis Group; [http://books.google.com.au/books?id=tN-4AwLMr0EC&pg=PT58&lpg=PT58&dq=rodenburg+quadrupole&source=web&ots=06o3yRHq1Q&sig=EpJ3bafvdAVuDKG8eV6Ewefxe5k&hl=en&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result#PPA36,M1 Electron microscopy and analysis 1997]: proceedings of the Institute of Physics Electron Microscopy and Analysis Group Conference, [[Laboratório Cavendish|Cavendish Laboratory]], University of Cambridge, 2-5 September 1997; Institute of Physics Pub., 1997
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===Ótica===
As lentes de um MET conduzem a convergência do feixe, com o ângulo de convergência como um parâmetro variável, dando ao MET a habilidade de mudar a ampliação modificando simplesmente a quantidade de corrente fluindo através da bobina, [[lente magnética|lentes magnéticas]] quadripolares ou hexapolares. A lente quadripolar é um arranjo de bobinas eletromagnéticas nos vértices de um quadrado, permitindo a geração de campos magnéticos que comportam-se como lentes, a configuração hexapolar simplesmente melhora a simetria da lente usando seis, ao invés de quatro bobinas.<ref name=Tsuno /> O uso de elementos óptica eletrônica hexapolar para corrigir as aberrações esféricas das lentes objetivas de um [[MET#Microsc.C3.B3pio_eletr.C3.B4nico_de_baixa_voltagem|microscópio eletrônico de varredura de baixa tensão]] tem sido investigado. Comparado com os corretores convencionais quadripolares e octapolares, sistemas hexapolares são mais simples no ''design'', mais fáceis de ajustar e menos sensíveis às imperfeições de fabricação e as instabilidades da fonte de alimentação.<ref>Haider M., Braunshausen G. and Schwan E. (1995) "Correction of the spherical-aberration of a 200-KV TEM by means of a hexapole-corrector", Optik 99, 167.</ref><ref>Haider M., Rose H., Uhlemann S., Kabius B., and Urban K. (1998) "[http://jmicro.oxfordjournals.org/content/47/5/395.abstract Towards 0.1 nm resolution with the first spherically corrected transmission electron microscope]", Journal of Electron Microscopy 47, 395.</ref><ref>L. A. Baranova, F. H. Read and D. Cubric; [http://www.springerlink.com/content/w0130337p5272474/ Computer simulation of hexapole aberration correctors]; Technical Physics; Volume 54, Number 7, 1011-1017; 2009; DOI: 10.1134/S1063784209070147 Texto original em russo: Zhurnal Tekhnicheskoĭ Fiziki, 2009, Vol. 79, No. 7, pp. 85–91.</ref>
 
Tipicamente um MET consiste de três estágios de lentes. Os estágios são as lentes do condensador, as lentes da objetiva, e as lentes do projetor. As lentes do condensador são responsáveis pela formação primária do feixe, enquanto que as lentes objetivas focam o feixe para baixo na própria amostra. As lentes do projetor são utilizados para expandir o feixe sobre a tela de fósforo ou outro dispositivo de imagem, tal como um filme. A magnificação do MET é devida à razão das distâncias entre o espécime e o plano da imagem das lentes da objetiva.<ref>{{citecitar web|url=http://www.rodenburg.org/guide/t700.html|titletítulo=The objective lens of a TEM, the heart of the electron microscope}}</ref> Lentes adicionais quadri ou hexapolares permitem a correção de distorções assimétricas do feixe, conhecidas como [[astigmatismo]].<ref name="de graef">{{Citar livro|autor=De Graef, Marc|título=Introduction to conventional transmission electron microscopy |subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com.br/books?id=77V3Dq7RgSIC&pg=PA173&dq=astigmatism+distortion+%2B%22electron+microscopy%22&hl=pt-BR&ei=HZ84TovgJoW4tgfI78mEAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCwQ6AEwAA|local=| editora=Cambridge University Press|ano=2003 |páginas= 173|volumes= |isbn=9780521629959 }}</ref>
 
Note-se que as configurações da óptica de um MET diferem significativamente com a implementação, com fabricantes utilizando configurações personalizadas de lentes, como na correção de [[aberração esférica]] de instrumentos,<ref name="rose" /> ou equipamentos do tipo MET utilizando filtragem de energia para corrigir a [[aberração cromática]] de elétrons.<ref>{{Citar livro|autor=Elizabeth M. Slayter, Henry S. Slayter|título=Light and electron microscopy |subtítulo=|url= http://books.google.com.br/books?id=LlePVS9oq7MC&pg=PA83&dq=correct+electron+chromatic+aberration+%2B%22electron+microscopy%22&hl=pt-BR&ei=9aA4TrDAH4i2tge3ufyRAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDEQ6AEwAQ|idioma=inglês |edição= |local=| editora=Cambridge University Press |ano=1992 |páginas= 83|volumes= |isbn=9780521339483 }}</ref>
 
=== Visor ===
Sistemas de imagens em um MET consistem de uma tela de fósforo, a qual pode ser feita de [[sulfeto de zinco]] finamente particulado (10-100&nbsp;μm), para observação direta pelo operador. Opcionalmente, um sistema de gravação de imagem tal como um filme baseado ou tela CCD acoplado dopada com [[granada de ítrio e alumínio]] (YAG, '''''y'''ttrium '''a'''luminium '''g'''arnet'').<ref name="WilliamsAndCarter_v1">{{citecitar booklivro|titletítulo=Transmission Electron Microscopy|authorautor =Williams, D and Carter, C. B.|volume=1 - Basics|publisherpublicado=Plenum Press|yearano=1996|isbn=0-306-45324-X}}</ref> Normalmente, estes dispositivos podem ser removidos ou inseridos no caminho do feixe pelo operador na medida do exigido.
 
== Componentes==
[[Imagem:Simens numeri.jpg|thumb|right|A fonte de elétrons do MET está no topo, onde o sistema de lentes (4,7 e 8) foca o feixe sobre o espécime e então projeta-o sobre a tela de cisualização (10). O controle do feixe está à direita (13 e 14).<ref name="Zewail">{{Citar livro|autor=Ahmed H. Zewail, John M. Thomas|título=4D Electron Microscopy: Imaging in Space and Time|subtítulo=|url=http://books.google.com.br/books?id=BUWP1QnujMgC&pg=PA12&dq=Layout+of+optical+components+in+a+basic+TEM+%2B%22electron+microscopy%22&hl=pt-BR&ei=F6I4To6pL4HBtgfdy-HoAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CDIQ6AEwAA|idioma=inglês |edição= |local=| editora=Imperial College Press |ano=2009|páginas= 12|volumes= |isbn=9781848164000 }}</ref>]]
 
Um MET é composto de diversos componentes, os quais incluem um sistema de produção de vácuo no qual os elétrons viajam, uma fonte de emissão de elétrons para a geração da corrente de elétrons, uma série de lentes eletromagnéticas, assim como placas eletrostáticas. Os dois últimos permitem ao operador orientar e manipular o feixe, conforme necessário. Também é necessário um dispositivo para permitir a inserção, o movimento interno e a retirada de amostras do trajeto do feixe. Dispositivos de imagens são posteriormente usados para criar uma imagem dos elétrons que saem do sistema.<ref name=Nixon>W. C. Nixon; [http://www.medic.ula.ve/histologia/anexos/microscopweb/MONOWEB/anexos/scanningmicrosc.pdf The General Principles of Scanning Electron Microscopy]; Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, Vol. 261, No. 837, A Discussion on New Developments in Electron Microscopy with Special Emphasis on their Application in Biology. (May 27, 1971), pp. 45-50.</ref>
 
=== Sistema de vácuo ===
Para aumentar o [[percurso livre médio]] da interação do gás de elétrons, um MET padrão é evacuado para baixas pressões, tipicamente na ordem de 10<sup>−4</sup> [[Pascal (unidade)|Pa]].<ref>{{citecitar web|url=http://www.rodenburg.org/guide/t1400.html|titletítulo=The Vacuum System Of a TEM}}</ref> A necessidade para isso é dupla: primeiro prover subsídios para a diferença de tensão entre o catodo e o terra sem gerar um arco, por outro, reduzir a frequência de colisão dos elétrons com os átomos de gás para níveis insignificantes, este efeito é caracterizado pelo [[percurso livre médio]]. Componentes de um MET, tais como suportes de amostras e os cartuchos de filme devem ser rotineiramente inseridos ou substituídos exigindo um sistema com capacidade para evacuar novamente em uma base regular. Como tal, um MET é equipado com vários sistemas de bombeamento e câmaras pressurizadas e não são permanentemente selados a vácuo.<ref name=Kuo>John Kuo; [http://books.google.com.br/books?id=pHdiqTOnC_YC&pg=PA533&lpg=PA533&dq=Electron+Microscope+gate+valves&source=bl&ots=1MBLZdYw1I&sig=LSpBfP_1gPVlaYNY3q1nu5zd2ng&hl=pt-BR&ei=JBhUTavlNcOhtweiitmwCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CDUQ6AEwAg#v=onepage&q=valves&f=false Electron microscopy: methods and protocols]; Humana Press, 2007.</ref><ref name=Echlin>Patrick Echlin; [http://books.google.com.br/books?id=TDDM3VN_I4wC&pg=PA178&lpg=PA178&dq=Electron+Microscope+gate+valves&source=bl&ots=6hEOsXAvF-&sig=97Nj0rv8rh8-14Pgt7CFWzLmM8s&hl=pt-BR&ei=aRhUTYuxAtGUtwfa3NXkCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CEwQ6AEwBQ#v=onepage&q&f=false Handbook of sample preparation for scanning electron microscopy and x-ray microanalysis]; Springer, 2009.</ref>
 
O sistema de vácuo para a evacuação de um MET em nível de pressão de operação consiste de diversos estágios. Inicialmente um vácuo baixo ou grosseiro é obtido por meio de uma [[bomba de palhetas rotativas]] ou por [[bomba de diafragma|bombas de diafragma]] trazendo o MET a uma pressão suficientemente baixa para permitir o funcionamento de [[Bomba turbomolecular|bombas turbomoleculares]] ou de [[bomba de difusão|difusão]], as quais conduzem o MET a su nível de alto vácuo necessário para operação. Para permitir que não seja exigido o funcionamento contínuo da bomba de baixo vácuo baixo, enquanto continuamente operando as bombas turbomoleculares, o lado do vácuo de uma bomba de baixa pressão pode ser conectado a câmaras que acomodam os gases de escape da bomba turbomolecular.<ref name="DykstraAndRoss">{{citecitar booklivro|titletítulo=Biological Electron Microscopy: Theory, techniques and troubleshooting|firstprimeiro =Dykstra, M|second=Ross, L. E|yearano=2003|publisherpublicado=springer|isbn=030677491|isbn-status=May be invalid - please double check}}</ref> Seções do MET podem ser isolados pelo uso de [[Válvula de gaveta|válvulas de gaveta]], para permitir diferentes níveis de vácuo em áreas específicas, como o alto vácuo de 10<sup>−4</sup> a 10<sup>−7</sup> Pa ou mais alto no canhão de elétrons, como nos casos de MET de alta resolução ou de emissão de campo.<ref name=Kuo /><ref name=Echlin /><ref>Y.Saito, H.Kai, K.Shirota and K.Yada; [http://www.ipap.jp/proc/cs7/pdf/cs7_035.pdf High Resolution X-Ray Inspection Microscope Equipped with a Field Emission Gun, and Its Application]; Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conf. Series 7 pp.35-37.</ref><ref name=Joy>David C. Joy, Alton D. Romig,Joseph Goldstein; [http://books.google.com.br/books?id=g5PYKAbuJx0C&pg=PA63&lpg=PA63&dq=higher+vacuum+electron+gun+high+resolution+field+emission&source=bl&ots=8eDF3F9jso&sig=ZwA3IllLJPoDOKE6TZykxNBErOQ&hl=pt-BR&ei=mxtUTa76M4uDtweukaycCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CB8Q6AEwATgK#v=onepage&q=higher%20vacuum%20electron%20gun%20high%20resolution%20field%20emission&f=false Principles of analytical electron microscopy]; Springer, 1986.</ref>
 
Um MET de alta voltagem requer vácuos ultra altos na faixa de 10<sup>−7</sup> a 10<sup>−9</sup> Pa para prevenir a geração de arco elétrico, particulamente no cátodo do MET.<ref name="Chapman">{{citecitar booklivro|authorautor =Chapman, S. K.|year ano=1986|publisherpublicado=Oxford University Press|isbn=0198564074|titletítulo=Maintaining and Monitoring the Transmission Electron Microscope|series=Royal Microscopical Society Microscopy Handbooks|volume=08}}</ref> Assim, para um MET de mais alta voltagem, um terceiro sistema de vácuo pode operar, com o canhão isolado da câmara principal, quer pelo uso de válvulas de gaveta ou pelo uso de [[bombeamento diferencial|bombeamento diferencial de abertura]]. O bombeamento diferencial de abertura é um orifício pequeno que impede a difusão de moléculas de gás na área de vácuo mais alto do canhão mais rápido do que pode ser bombeado para fora. Para essas pressões muito baixas, tanto uma [[bomba de íon (física)|bomba de íon]] ou um material ''[[getter]]'' (armadilha de gás) são usados.<ref>{{Citar livro|autor=Xiao-Feng Zhang, Ze Zhang|título=Progress in transmission electron microscopy|subtítulo=|url=http://books.google.com.br/books?id=QNPs7gFHMMAC&pg=PA25&dq=annular+dark+field+detectors&hl=pt-BR&ei=AVhMTcXoDMKqlAe8uZhB&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0Springer; Softcover reprint of hardcover 1st ed. 2001 edition |ano=2001|páginas= 18|volumes=1 |isbn=9783642087172}}</ref>
 
Vácuo pouco intenso em um MET pode causar diversos problemas, da deposição de gá dentro do MET sobre o espécime que esta sendo visto através de um processo conhecido como [[deposição induzida por feixe de elétrons]], ou em casos mais graves danos para o cátodo por uma descarga elétrica .<ref name="Chapman"/>. Problemas de vácuo devidos a [[sublimação]] do espécime são limitados pelo uso de uma [[armadilha fria]] a [[adsorção]] de gases sublimados na vizinhança do espécime.<ref name="DykstraAndRoss"/>
 
=== Porta-objetos do espécime ===
[[Arquivo:Retino ME con sezioni.jpg|thumb|175px|right|Amostra de MET apoiada em uma "grelha" malha, com seções de [[ultramicrotomia]].<ref>{{Citar livro|autor=Peter J. Goodhew, F. J. Humphreys, R. Beanland |título=Electron microscopy and analysis |subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com.br/books?id=zuxPIVmGLGsC&pg=PA118&dq=ultramicrotomy+sections++%2B%22electron+microscopy%22&hl=pt-BR&ei=ZKk4TuuaL8O4tweEpJ3dAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CEAQ6AEwBA|local=| editora=Taylor & Francis; 3 edition|ano=2001 |páginas= 118|volumes= |isbn=9780748409686 }}</ref>]]
 
O projeto do porta-objetos do espécime de um MET (correspondente à [[Microsc%C3%B3pio_%C3%B3ptico#Estrutura_do_instrumento|platina]] dos microscópios óticos) incluem [[eclusa de ar|eclusas de ar]] para permitir a inserção do suporte da amostra no vácuo com um aumento mínimo na pressão em outras áreas do microscópio. Os fixadores da amostra são adaptados para manter um tamanho padrão de grelha sobre a qual a amostra é colocada ou um tamanho padrão de amostra auto-sustentável. O tamanho padrão da grelha de um MET é um anel de 3,05&nbsp;mm de diâmetro, com tamanho, espessura e malhas variando de alguns a 100&nbsp;μm. A amostra é colocada sobre a área interna em malha com um diâmetro de cerca de 2,5 mm. Os materiais mais comuns da grelha são [[cobre]], [[molibdênio]], [[ouro]] ou [[platina]]. Essa grelha é colocada no porta-amostras que está emparelhado com o porta-objeto da amostra. Existe uma grande variedade de disposições de pota-objetos e de fixadores, dependendo do tipo de experimento a ser realizado. Além das grelhas de 3,05 mm, por vezes, são usadas grelhas de 2,3 mm, mesmo que raramente. Estas grelhas são particularmente usadas nas ciências minerais, onde um grande grau de inclinação pode ser necessária e onde o material amostra pode ser extremamente raro. Espécimes transparentes aos elétrons podem ter uma espessura em torno de 100&nbsp;nm, mas este valor depende da voltagem de aceleração.<ref name="EgertonPPEM"/>
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Uma vez inseridos em um MET, a amostra geralmente tem que ser manipulado para apresentar a região de interesse para o feixe, como em uma única difração de [[Grão (mineral)|grão (cristalito)]], em uma orientação específica. Para acomodar isso, o porta-objetos do MET inclui mecanismos para a translação da amostra no plano XY da amostra, do ajuste da altura Z do fixador da amostra, e, normalmente, há pelo menos um grau de liberdade de rotação para a amostra. Assim, um estágio de MET pode fornecer quatro graus de liberdade para o movimento do espécime. A maioria dos modernos METs dispõe da capacidade para dois ângulos ortogonais de movimento de rotação ortogonal com disposições de fixadores especializados, chamados porta-amostras de inclinação dupla. Note-se, porém, é que alguns projetos do porta-objetos, como a entrada superior ou estágios de inserção vertical, uma vez comum para estudos de alta resolução em um MET, podem simplesmente só ter translação XY disponíveis. Os critérios de projeto de porta-objetos de um MET são complexos, devido às exigências simultâneas de restrições mecânicas e de óptica de elétrons e, assim, gerar muitas implementações únicas.<ref name=EgertonPPEM/>
 
Um porta-objetos de MET é requerido para ter-se a habilidade de fixar um espécime e manipulá-lo para trazer a região de interesse para o trajeto do feixe de elétrons. Como o MET pode operar sobre uma ampla faixa de magnificações, o porta-objetos deve ser também altamente resistente à [[deriva mecânica]], com requisição de deriva tão baixos como poucos nm/minuto enquanto é capaz de se mover vários μm/minuto, com exatidão do reposicionamento da ordem de nanômetros.<ref>{{citecitar journalperiódico|firstprimeiro =Pulokas, J|second=Green, C| third=Kisseberth, N|foruth=Potter C|fifth=Carragher, B|titletítulo=Improving the Positional Accuracy of the Goniometer on the Philips CM Series TEM|journalperiódico=Journal of Structural Biology|pagespáginas=250–256|volume=128|yearano=1999|doi=10.1006/jsbi.1999.4181|authorautor =Pulokas, J|pmid=10633064|month=Dec|last1último1 =Pulokas|first1primeiro1 =J|last2último2 =Green|first2primeiro2 =C|last3último3 =Kisseberth|first3primeiro3 =N|last4último4 =Potter|first4primeiro4 =CS|last5último5 =Carragher|first5primeiro5 =B|issuenúmero=3|issn=1047-8477}}</ref> Os projetos iniciais de MET conseguiam isto com um complexo conjunto de dispositivos por engrenagens mecânicas, permitindo ao operador controlar com precisão o movimento do porta-objetos por diversas hastes de rotação. Os dispositivos modernos podem usar dispositivos elétricos no porta-objetos, usando parafusos operando em conjunto com [[motor de passo|motores de passos]], provendo o operador com um controle computadorizado do porta-objetos, tais como um ''[[joystick]]'' ou ''[[trackball]]''.<ref name="de graef"/>
 
Existem duas disposições principais para porta-objetos em um MET, a versão de entrada lateral e a de entrada pelo topo.<ref name="WilliamsAndCarter_v1"/> Cada projeto deve acomodar o fixador correspondente para permitir a inserção de espécimes sem qualquer dano a delicada ótica ou permitir gás nos sistemas do MET sob vácuo.<ref name="WilliamsAndCarter_v1"/>
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:<math>J=AT^2 exp(-\frac{\Phi}{kT})</math>
 
Esta equação mostra que para atingir a densidade de corrente suficiente, é necessário aquecer o emissor, tomando cuidado para não causar danos através da aplicação de calor excessivo, por esta razão materiais com um alto ponto de fusão, como o tungstênio, ou aqueles com uma baixa função de trabalho (LaB<sub>6</sub>) são necessários para o filamento do canhão.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=Thermionic emission properties of a lanthanum hexaboride/rhenium cathode|yearano=1965|journalperiódico=British Journal of Applied Physics|volume= 16|pagepágina=1821|authorautor =Buckingham, J }}</ref> Além disso, tanto as fontes de hexaboreto de lantânio e o tugstênio devem ser aquecidos para alcançar a emissão termiônica, este pode ser conseguida através da utilização de uma pequena fita de resistência. Para evitar choques térmicos, muitas vezes há um retardo imposto na aplicação de corrente para a ponta, para evitar gradientes térmicos que danificam o filamento, o retardo é geralmente alguns segundos para o LaB<sub>6</sub>, e significantemente mais baixo para o tungstênio.<ref name=EgertonPPEM /><ref name=Wittke />
 
=== Lentes eletrônicas ===
[[Arquivo:TEM-lens.svg|thumb|left|Diagrama de uma lente de MET de disposição de peças de polos divididos.]]
 
As lentes eletrônicas são projetadas para atuar de uma maneira que emula as lentes óticas, por focar raios paralelos em uma distância focal constante. Lentes podem operar eletrostaticamente ou magneticamente. A maioria das lentes eletrônicas para TEM utilizam bobinas [[Eletromagnetismo|eletromagnéticas]] para gerar uma [[Lente|lente convexa]]. Para estas lentes o campo produzido pelas lentes deve ser radialmente simétrico, como o desvio da simetria radial das lentes magnéticas causa aberrações tais como [[astigmatismo]], e [[aberração esférica]] e [[aberração cromática|cromática]]. Lentes eletrônicas são produzidas com ferro, ferro-cobalto ou ligas de níquel e cobalto,<ref name="HbCPO">{{citecitar booklivro|editor=Orloff, J|titletítulo=Handbook of Electron Optics|yearano=1197|publisherpublicado=CRC-press|isbn=0849325137|authorautor =Edited by Jon Orloff}}</ref> tais como ''[[permalloy]]''. Estas são selecionadas por suas propriedades magnéticas, tal como a [[saturação (magnetismo)|saturação]], [[histerese]] e [[permeabilidade magnética]].<ref name="EgertonPPEM"/>
 
Os componentes incluem o núcleo metálico, a bobina magnética, os pólos, os cabeçotes e os circuitos de controle externo. Os cabeçotes devem ser fabricados em uma maneira muito simétrica, já que constituem as [[condições de contorno]] para o campo magnético que forma a lente. Imperfeições no fabrico dos cabeçotes podem induzir graves distorções na simetria do campo magnético, que induzem a distorções que acabarão por limitar a capacidade das lentes para reproduzir o [[Óptica de Fourier|plano do objeto]]. As dimensões exatas do intervalo, do diâmetro interno do polo e adelgaçamento, bem como a concepção total da lente é frequentemente realizada por [[Método dos elementos finitos|análise de elementos finitos]] do campo magnético, enquanto considerando as limitações térmicas e elétricas do projeto.<ref name="HbCPO"/>
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=== Aberturas ===
Aberturas são placas metálicas anulares, através das quais os elétrons que estão a uma distância fixa maior do eixo óptico podem ser excluídas. Estas são compostas por um pequeno disco metálico que é suficientemente espesso para impedir a passagem de elétrons através do disco, embora permita elétrons axiais. Esta permissão de elétrons centrais em um MET provoca dois efeitos simultâneos: por um lado, aberturas diminuem a intensidade do feixe pelos elétrons que são filtrados do feixe, o que pode ser desejável, no caso das amostras sensíveis ao feixe. Em segundo lugar, essa filtragem remove elétrons que estão espalhados em ângulos elevados, o que pode ser devido a processos indesejados, tais como a aberração esférica e cromática, ou devido à difração da interação dentro da amostra.<ref name="Reimer08">{{citecitar booklivro|titletítulo=Transmission Electron Microscopy: Physics of Image Formation|authorautor =Reimer,L and Kohl, H|yearano=2008|publisherpublicado=Springer}}</ref>
 
As aberturas são tanto aberturas fixas dentro da coluna, tais como a lente do condensador, ou aberturas móveis, que podem ser inseridas ou retiradas do caminho do feixe, ou movidas no plano perpendicular ao caminho do feixe. Dispositivos de aberturas são dispositivos mecânicos que permitem a seleção de diferentes tamanhos de abertura, que podem ser utilizada pelo operador para a troca de intensidade e o efeito de filtragem da abertura. Dispositivos de aberturas são frequentemente equipados com micrômetros para mover a abertura, necessários durante a calibração óptica.<ref>{{Citar livro|autor=Om Johari |título=Scanning Electron Microscopy 1978|subtítulo=International Review of Advances in Techniques and Applications of the Scanning Electron|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=cAlqAAAAMAAJ&q=Apertures+are+either+a+fixed+aperture+within+the+column,+such+as+at+the+condensor+lens,+or+are+a+movable+aperture,++%2B%22electron+microscope%22&dq=Apertures+are+either+a+fixed+aperture+within+the+column,+such+as+at+the+condensor+lens,+or+are+a+movable+aperture,++%2B%22electron+microscope%22&hl=en&ei=IXI5TrPoDqGv0AGK3YTwAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CCwQ6AEwAQ|local=| editora=Cambridge University Press|ano=1978 |páginas= 898|volumes= |isbn=9780931288005 }}</ref>
 
== Métodos de formação de imagem ==
Os métodos de formação de imagem em um MET utilizam as informações contidas na saída das ondas de elétrons a partir da amostra para formar uma imagem. As lentes do projetor permitem o correto posicionamento da distribuição eletrônica de onda para o sistema de visualização. A intensidade da imagem, I, assumindo grande qualidade do dispositivo de imagem, pode ser aproximada como proporcional ao tempo médio de [[amplitude]] da função de onda eletrônica, onde a onda que forma o feixe de saída é denotada por Ψ.<ref name="Cowley">{{citecitar booklivro|authorautor =Cowley, J. M|yearano=1995|titletítulo=Diffraction physics|publisherpublicado=Elsevier Science B. V.|isbn=0444822186}}</ref>
 
:<math> I(x)= \frac{k}{t_1-t_0} \int^{t_1}_{t_0} \Psi\Psi^{\mathrm{*}} dt</math>
 
Diferentes métodos de formação de imagem, portanto, tentam modificar as ondas de elétrons que originam-se da amostra de uma forma que seja útil para obter informações com relação à amostra, ou o feixe em si. A partir da equação anterior, pode-se deduzir que a imagem observada não depende apenas da amplitude do feixe, mas também a fase dos elétrons, porém os efeitos de fase podem ser frequentemente ignorados nas menores ampliações. Imagens de maior resolução necessitam amostras mais finas e altas energias dos elétrons incidente. Portanto, a amostra não pode mais ser considerada absorvendo elétrons, através de um efeito da [[lei de Beer]], mas a amostra pode ser modelada como um objeto que não altera a amplitude da função de onda eletrônica recebida. Pelo contrário, a amostra modifica a fase da onda de entrada, este modelo é conhecido como um [[objeto de fase pura]], para amostras suficientemente finas os efeitos de fase dominam a imagem, dificultando a análise das intensidades observadas.<ref name="Cowley"/> Por exemplo, para melhorar o contraste na imagem do MET pode ser operada uma ligeira desfocagem para melhorar o contraste, devido à convolução pela [[função de transferência óptica|função de transferência de contraste]] do MET,<ref name="kirkland"/>, a qual, normalmente, diminui o contraste, se a amostra não é um objeto de fase fraco.
 
=== Formação do contraste ===
A formação do contraste num MET depende grandemente do modo de operação. Técnicas complexas de formação de imagem, as quais utilizam a única habilidade de alterar-se as forças ou desativar-se as lentes, permitem muitos modos de operação. Estes modos podem ser usados para discernir informação que seja de interesse particular ao pesquisador.<ref>{{Citar livro|autor=Songjun Li, Jagdish Singh, He Li |título=Biosensor Nanomaterials|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=jC258TaYQ9EC&pg=PT273&dq=Contrast+formation+in+the+TEM+depends+greatly+on+the+mode+of+operation.+%2B%22electron+microscope%22&hl=en&ei=TXM5TtHdNK-00AGI7tHqAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|local=| editora=Cambridge University Press|ano=2011 |páginas= 296|volumes= |isbn=9783527328413 }}</ref>
 
==== Luminosidade de campo ====
O modo mais comum de operação para um MET é o modo de imagem de campo brilhante. Neste modo a formação do contraste, quando considerada classicamente, é formada diretamente pela oclusão e absorção de elétrons na amostra. Regiões mais espessas da amostra, ou regiões com [[Número atômico|números atômicos]] maiores aparecerão escuras, enquanto que as regiões com nenhuma amostra no caminho do feixe irão aparecer brilhante - daí o termo "campo brilhante". A imagem é de fato assumida como uma projeção bi-dimensional simples da amostra no eixo óptico, e uma primeira aproximação pode ser modelada através da [[lei de Beer]],<ref name="FultzAndHowe"/>, análises mais complexas requerem a modelagem para incluir informação de fase.<ref name="Cowley"/>
 
==== Contraste de difração ====
Linha 156:
METs modernos são frequentemente equipados com fixadores de espécime que permitem ao usuário inclinar o espécime numa faixa de ângulos de maneira a obter condições de difração específicas, e aberturas colocadas acima do espécime permitem ao usuário selecionar elétrons que seriam difratados em uma particular direção entrando no espécime.<ref name="hull"/>
 
Aplicações para este método incluem a identificação de [[Defeito cristalográfico|defeitos de retículo]] em cristais. Por seleção cuidadosa da orientação da amostra, é possível não apenas determinar a posição dos defeitos, mas também determinar o tipo de defeito presente. Se a amostra for orientada de modo que um plano particular seja apenas ligeiramente inclinado para fora a partir do mais forte ângulo difrativo (conhecido como [[Difração de Bragg|ângulo de Bragg]]), qualquer distorção do plano de cristal que localmente inclina o plano para o ângulo de Bragg vai produzir variações de contraste muito fortes. Entretanto, os defeitos que produzem somente o deslocamento de átomos que não inclinem o cristal para o ângulo de Bragg (''i. e.'' deslocamentos paralelos ao plano do cristal) não irão produzir um forte contraste.<ref name="hull">{{citecitar booklivro|authorautor =Hull, D. and Bacon, J|titletítulo=Introduction to dislocations|publisherpublicado=Butterworth-Heinemann|yearano=2001|editionedição=4th |isbn=0750646810}}</ref>
 
==== Perda de energia dos elétrons ====
Linha 163:
Utilizando a técnica avançada de [[Espectroscopia de perda de energia de elétrons|EELS]] (do inglês '''''E'''lectron '''E'''nergy '''L'''oss '''S'''pectroscopy'', espectroscopia de perda de energia de elétrons, também conhecida como espectroscopia de impacto de elétrons), para METs devidamente equipados, elétrons pode ser rejeitados com base em sua voltagem (tensão) (a qual, devido à carga constante é sua energia), usando-se dispositivos baseados em [[Instrumento setor|setor magnético]] conhecidos como espectrômetros EELS. Estes dispositivos permitem a seleção de valores específicos de energia, que podem ser associados com a maneira como os elétrons interagem com a amostra. Por exemplo, diferentes elementos em uma amostra resultam em diferentes energias de elétrons no feixe após a amostra. Isto normalmente resulta em aberração cromática - no entanto este efeito pode, por exemplo, ser usado para gerar uma imagem que fornece informações sobre a composição elementar, baseado na transição atômica durante a interação elétron-elétron.<ref name="EgertonEELS">R. F. Egerton; [http://books.google.com.au/books?hl=en&lr=&id=ieMqIzeHdC4C&oi=fnd&pg=PA1&dq=magnetic+lens+TEM&ots=_C4HGb6DUf&sig=uIUz8ZFFBscOoU5zY9jKfHYPp4M#PPA11,M1 Electron energy-loss spectroscopy in the electron microscope]; Springer, 1996. ISBN 9780306452239</ref>
 
Espectrômetros EELS podem muitas vezes ser operados nos dois modos, de espectroscopia e de imagem, permitindo o isolamento ou rejeição de feixes [[dispersão elástica|elasticamente dispersos]]. Como para muitas imagens o espalhamento inelástico irá incluir informações que não podem ser de interesse para o investigador, reduzindo assim os sinais observáveis de interesse, a imagem de EELS pode ser usada para realçar o contraste das imagens observadas, incluindo tanto o campo brilhante e a difração, rejeitando componentes indesejáveis.<ref>{{Citar livro|autor=Channing C. Ahn |título=Transmission electron energy loss spectrometry in materials science and the EELS Atlas|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=GiKVrm1fiMYC&printsec=frontcover&dq=technique+of+EELS++%2B%22electron+microscope%22&hl=en&ei=_3U5Tvz0LNKv0AGC0OjaAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|local=| editora=Cambridge University Press|ano=2011 |páginas= 457|volumes= |isbn=9783527405657 }}</ref>
 
==== Contraste de fase ====
Linha 169:
{{AP|[[Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução]]}}
 
A estrutura do cristal também pode ser analisada por [[microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução]] (METAR, ou HRTEM, de '''''H'''igh '''R'''esolution '''T'''ransmission '''E'''lectron '''M'''icroscopy''), também conhecida como contraste de fase. Quando se utiliza uma fonte de emissão de campo, de espessura uniforme, as imagens são formadas devido às diferenças de fase das ondas de elétrons, que é causada pela interação com o espécime.<ref name="kirkland">{{citecitar booklivro|titletítulo=Advanced computing in Electron Microscopy|authorautor =Kirkland, E|publisherpublicado=Springer|yearano=1998|isbn=0306459361}}</ref> A formação da imagem é dada pelo [[Valor absoluto|módulo complexo]] dos feixes de elétrons incidentes. Como tal, a imagem não é apenas dependente do número de elétrons que atingem a tela, fazendo interpretação direta de imagens de contraste de fase mais complexa. No entanto, este efeito pode ser usado como uma vantagem, pois pode ser manipulado para fornecer mais informações sobre a amostra, como nas técnicas complexas de [[recuperação de fase]].<ref name="kirkland"/>
 
=== Difração ===
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[[Imagem:Austenite ZADP.jpg|right|thumb|175px|Padrão de difração cristalina de um grão geminado de aço austenítico FCC]]
 
Como anteriormente apresentado, por ajuste das lentes magnéticas de maneira que o plano focal posterior da lente e não o plano de imagem seja colocado sobre o aparato de imagem, pode ser gerado um [[Difração|padrão de difração]]. Para amostras cristalinas finas, este produz uma imagem que consiste em um padrão de pontos no caso de um único cristal, ou uma série de anéis, no caso de um material sólido [[policristal]]ino ou [[Sólido amorfo|amorfo]]. Para o caso de um cristal único, o padrão de difração é dependente da orientação do modelo e da estrutura da amostra iluminada pelo feixe de elétrons. Esta imagem dá ao pesquisador informações sobre as simetrias de [[grupo de espaço]] no cristal e a orientação do cristal para o trajeto do feixe. Isso geralmente é feito sem a utilização de qualquer informação além da posição em que os pontos de difração aparecem e as simetrias da imagem observada.<ref>{{Citar livro|autor=M. H. Loretto|título=Electron beam analysis of materials|subtítulo=|url=http://books.google.com/books?id=MFhGta0hyLEC&pg=PA43&dq=%2B%22electron+microscope%22+diffraction+pattern+can+be+generated&hl=en&ei=WOU5TtShEebh0QHj0LHtAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CDYQ6AEwAg|editora= Chapman and Hall|ano=1994|páginas= 272|volumes=1 |isbn=9780412233906}}</ref>
 
Padrões de difração pode ter uma ampla faixa dinâmica, e para as amostras cristalinas, podem ter intensidades maiores do que aqueles registráveis CCD. Como tal, METs ainda podem ser equipados com cartuchos de filme a fim de obter estas imagens, como o filme é um detector de uso único.<ref>{{Citar livro|autor=Challa S. S. R. Kumar, Josef Hormes, Carola Leuschner|título=Nanofabrication towards biomedical applications: techniques, tools, aplications, and impact|subtítulo=|url=http://books.google.com/books?id=mP-oYBAI_fwC&pg=PA151&dq=%2B%22electron+microscope%22+Diffraction+patterns+can+have+a+large+dynamic+range+CCD&hl=en&ei=YOY5Tt2ePMSU0gGd2LHwAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|editora= |ano=2005|páginas= 420|volumes= |isbn=9783527311156}}</ref>
 
[[Imagem:KikuchiLines2.png|thumb|right|175px|[[Linha de Kikuchi|Linhas de Kikuchi]] de feixe convergentes do [[silício]], próximo a [[Índice de Miller|zona axial]] [100].]]
 
Análise de padrões de difração além da posição de ponto podem ser complexas, devido a imagem ser sensível a uma série de fatores, tais como a espessura das amostras e sua orientação, desfoque da lente objetiva, aberrações esférica e cromática. Embora a interpretação quantitativa do contraste mostrado em imagens de retículo seja possível, é inerentemente complicada e pode exigir extensivas simulação computacional e análise, como a análise [[multislice|''multislice'' eletrônica]].<ref name="WilliamsAndCarter_v1" /><ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=The Scattering of Electrons by Atoms and Crystals. I. A New Theoretical Approach |volume=199|numbernúmero=3|pagespáginas=609–619|journalperiódico=Acta Crystallographica|yearano=1957}}</ref><ref>A. Gómez-Rodríguez, L.M. Beltrán-del-Río and R. Herrera-Becerra; [http://dx.doi.org/10.1016/j.ultramic.2009.09.010 SimulaTEM: Multislice simulations for general objects]; Ultramicroscopy; Volume 110, Issue 2, January 2010, Pages 95-104; doi:10.1016/j.ultramic.2009.09.010</ref>
 
Comportamento mais complexo no plano de difração também é possível, com fenômenos como as [[linha de Kikuchi|linhas de Kikuchi]] decorrentes de múltipla difração dentro da rede cristalina. Em [[difração de elétrons de feixe convergente]] (CBED, ''convergent beam electron diffraction'') onde uma frente de onda de elétrons não paralela, ''i.e.'' convergente, é produzida por concentrar o feixe de elétrons em uma sonda fina na superfície da amostra, a interação do feixe convergente pode fornecer informações além dos dados estruturais tal como a espessura da amostra.<ref>{{Citar livro|autor=David Brandon, Wayne D. Kaplan|título=Microstructural Characterization of Materials|subtítulo=|url=http://books.google.com/books?id=mA66c8cRSowC&pg=PA96&dq=%2B%22electron+microscope%22+Kikuchi+lines+convergent+beam+electron+diffraction&hl=en&ei=Zeg5TqPPBe_r0QHdysDBAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|editora=Paperback |ano=2008|páginas= 550|volumes= |isbn=9780470027851}}</ref>
 
=== Imagem em três dimensões ===
[[Arquivo:TEM-parapoxvirus-tomograph.ogv|thumb|left|225px|Uma imagem tridimensional de MET de um [[parapoxvírus]]<ref>{{citecitar journalperiódico|url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2649040|titletítulo=Electron tomography of negatively stained complex viruses: application in their diagnosis|volume=4|yearano=2009|firstprimeiro =Mast,J|second=Demeestere,L|pmid=19208223|doi=10.1186/1746-1596-4-5|authorautor =Mast, Jan|journalperiódico=Diagnostic Pathology|pagespáginas=5|month=Feb|first2primeiro2 =L|last2último2 =Demeestere|pmc=2649040}}</ref>]]
 
Como fixadores de amostras de METs geralmente permitem a rotação de uma amostra em um ângulo desejado, múltiplas visões do mesmo espécime podem ser obtidas pela rotação do ângulo da amostra ao longo de um eixo perpendicular ao feixe. Ao tomar várias imagens MET de uma única amostra em ângulos diferentes, geralmente em incrementos de 1°, um conjunto de imagens conhecido como uma "série de inclinação" (''tilt séries'') podem ser recolhidas. Sob condições puramente de contraste de absorção, esse conjunto de imagens pode ser usado para construir uma representação tridimensional da amostra.<ref name="Frank">{{citecitar booklivro|editor=Frank, J |titletítulo=Electron tomography: methods for three-dimensional visualization of structures in the cell|publisherpublicado=Springer|isbn=9780387312347|yearano=2006|authorautor =Joachim Frank, editor}}</ref>
 
A reconstrução é realizada por um processo de duas etapas, primeiro as imagens são alinhadas em função dos erros no posicionamento de uma amostra; tais erros podem ocorrer devido à vibração ou movimentação mecânica. Métodos de alinhamento usam algoritmos de [[registro de imagem]], tais como métodos de [[autocorrelação]] para corrigir esses erros. Secundariamente, usando uma técnica conhecida como [[Transformada de Radon#Retroprojeção|retroprojeção filtrada]] (transformada de Radon), as fatias de imagem alinhadas podem ser transformadas de um conjunto de imagens bidimensionais, ''I<sub>j</sub>(x,y)'', em uma única imagem tridimensional, ''I'<sub>j</sub>(x,y,z)''. Esta imagem tridimensional é de particular interesse quando a informação morfológica é necessária, um estudo posterior pode ser realizado utilizando algoritmos de computador, tais como [[isosuperfície]]s (''isosurface'') e fatiamento de dados (''data slicing'') para analisar os dados.<ref name="Frank"/>
Linha 200:
A preparação das amostras em um MET pode ser um processo complexo. Espécimes para METs são obrigados a ter, no máximo, centenas de nanômetros de espessura, pois do contrário radiação [[nêutron]] ou de [[raios X]] do feixe de elétrons interage rapidamente com a amostra, um efeito que aumenta aproximadamente com o quadrado do [[número atômico]] (z<sup>2</sup>).<ref name="FultzAndHowe"/> Amostras de alta qualidade terão uma espessura que é comparável com o [[Percurso livre médio|caminho livre médio]] dos elétrons que viajam através das amostras, que pode ser apenas de umas poucas dezenas de nanômetros. A preparação de espécimes de MET é específica para o material sob análise e a informações desejadas a obter do espécime. Como tal, diversas técnicas genéricas têm sido utilizadas para a preparação das seções finas necessárias.<ref name="Frank"/>
 
Materiais que têm dimensões suficientemente pequenas para serem transparentes a elétrons, tais como pós ou nanotubos podem ser rapidamente preparados pela deposição de uma amostra diluída contendo o espécime em grades de apoio ou filmes. Nas ciências biológicas, a fim de suportar o vácuo do instrumento e facilitar o tratamento, as amostras biológicas podem ser fixadas usando um material de [[coloração negativa]], tal como [[acetato de uranilo]] ou pela incorporação em plásticos. Alternativamente amostras pode ser fixadas em temperaturas de [[nitrogênio líquido]], após a incorporação em gelo vítreo.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=3D reconstruction and comparison of shapes of DNA minicircles observed by cryo-electron microscopy|journalperiódico=Nucleic Acids Research|volume=34|issuenúmero=18|doi=10.1093/nar/gkl675|authorautor =Amzallag A., Vaillant C., Jacob M., Unser M., Bednar J., Kahn J., Dubochet J., Stasiak A. and John H. Maddocks|yearano=2006|pagespáginas=e125|pmid=17012274|first1primeiro1 =A|first2primeiro2 =C|first3primeiro3 =M|first4primeiro4 =M|first5primeiro5 =J|first6primeiro6 =JD|first7primeiro7 =J|first8primeiro8 =A|first9primeiro9 =JH|issn=0305-1048|url=http://nar.oxfordjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=17012274|formatformato=Free full text|pmc=1635295}}</ref> Em ciência dos materiais e metalurgia as amostras tendem a ser naturalmente resistentes ao vácuo, mas ainda devem ser preparadas como uma folha fina, ou gravadas de modo que parte da amostra seja fina o suficiente para o feixe penetrar. Restrições sobre a espessura do material pode ser limitadas pela [[seção transversal de dispersão]] dos átomos a partir do qual o material é composto.<ref name="EgertonEELS"/>
 
=== Seccionamento de tecido ===
Linha 206:
{{AP|[[Micrótomo]]}}
 
Pela passagem de amostras sobre uma borda de vidro ou diamante, pequenas seções finas podem ser facilmente obtidas através de um método semi-automático.<ref name=Porter>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=A study in Microtomy for Electron Microscopy|journalperiódico=The anatomical record|yearano=1953|volume=117|numbernúmero=4|authorautor =Porter, K and Blum, J|doi=10.1002/ar.1091170403|pagespáginas=685|pmid=13124776|issuenúmero=4}}</ref> Este método é usado para obter amostras finas, minimamente deformadas, que permitem a observação de amostras de tecido. Além disso, amostras inorgânicos têm sido estudadas, como o alumínio, embora este uso é limitado devido a graves danos induzidos nas amostras menos macias.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=Diamond knife ultra microtomy of metals and the structure of microtomed sections| journalperiódico=British Journal of Applied Physics |volume=12 |yearano=1961|authorautor =Phillips|doi=10.1088/0508-3443/12/10/308|pagespáginas=554}}</ref> Para evitar acúmulo de carga na superfície da amostra, amostras de tecido devem ser revestidas com uma fina camada de material condutor, como carbono, onde a espessura do revestimento é de vários nanômetros. Isto pode ser conseguido através de um processo de deposição de arco elétrico usando um dispositivo de revestimento por pulverização catódica.<ref>{{Citar livro|autor=Deborah M. Pearsall|título=Paleoethnobotany: A Handbook of Procedures|subtítulo=|url=http://books.google.com/books?id=NgnCjxNqLSsC&pg=PA177&dq=%2B%22electron+microscope%22+need+to+be+coated+with+a+thin+layer+of+conducting+material,+such+as+carbon&hl=en&ei=rOo5TvrJPKLv0gG13eW_Aw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CC0Q6AEwAQ|editora=Left Coast Press Inc Edition |ano=2001|páginas= 700|volumes= |isbn=9781598744729}}</ref>
 
=== Coloração da amostra ===
Linha 212:
[[Imagem:Bacillus subtilis.jpg|thumb|left|Uma seção de uma célula de ''[[Bacillus subtilis]]'', tomada de um TEM Tecnai T-12. A barra de escala é 200&nbsp;nm.]]
 
Detalhes em amostras submetidas a análise em miscroscópios óticos podem ser realçadas pelo uso de [[Coloração (biologia)|corantes]] que absorvem luz em determinados comprimentos de onda; similarmente amostras de tecidos biológicos em METs podem utilizar pigmentos de alto número atômico para realçar contraste. O pigmento absorve elétrons ou dispersa parte do feixe de elétrons que de outra forma seria projetado sobre o sistema de imagem. Compostos de [[metais pesados]] tais como o [[ósmio]], [[chumbo]] ou [[urânio]] podem ser usados previamente à observação no MET para depositar seletivamente átomos densos em elétrons na ou sobre a amostra em regiões celulares ou protêicas desejadas, requerendo uma compreensão de como se ligam metais pesados em tecidos biológicos.<ref>{{Citar livro|autor=Lewis J. Kleinsmith, Valerie M. Kish |título=Principles of cell and molecular biology|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=q5juAAAAMAAJ&q=%2B%22electron+microscope%22+TEM+samples+of+biological+tissues+can+utilize+high+atomic+number+stains+to+enhance+contrast.&dq=%2B%22electron+microscope%22+TEM+samples+of+biological+tissues+can+utilize+high+atomic+number+stains+to+enhance+contrast.&hl=en&ei=jOw5TtyjOOWr0AGg2_C_Aw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDcQ6AEwAQ|local=| editora=Harpercollins College Division Press|ano=1995|páginas= 817|volumes= |isbn=9780065004045}}</ref>
 
=== Fresagem mecânica ===
 
Polimento mecânico pode ser usado para preparar amostras. O polimento necessita ser feito com alta qualidade, para garantir espessura constante da amostra em toda a região de interesse. Um composto para polimento com [[diamante]] ou [[nitreto de boro|nitreto de boro cúbico]] pode ser usado nos estágios finais do polimento para remover todos os riscos que podem causar flutuações do contraste devido à variações de espessura da amostra. Mesmo depois de cuidadoso tratamento mecânico, métodos finos adicionais tal como ataque de íons podem ser requeridos para realizar estágios finais de adelgaçamento.<ref>{{Citar livro|autor=A. G. Cullis, Paul A. Midgley|título=Microscopy of semiconducting materials: proceedings of the 15th Conference|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=5m8Q9I9yDawC&pg=PA6&dq=%2B%22electron+microscope%22+polishing+contrast+fluctuations+Mechanical+milling&hl=en&ei=Me85Tsn0N-rr0gHb6vW5Aw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|local=| editora=|ano=2008|páginas=1000|volumes= |isbn=9781402019005}}</ref>
 
=== Fresagem química ===
 
{{AP|[[Fresagem química]]}}
Certas amostras podem ser preparados por fresagem química, particularmente espécimes metálicos. Estas amostras são afiladas usando-se um decapante químico, tal como um ácido, para preparar a amostra para a observação em um MET. Dispositivos para controlar o processo de afilamento podem permitir ao operador controlar tanto a voltagem como a corrente passando através do espécime, e podem incluir istemas para detectar quando a amostra está sendo afilada a um nível suficiente de transparência óptica.<ref name="Prince">{{Citar livro|autor=E. Prince|título=Mathematical, physical and chemical tables|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=60FoFEGyShIC&pg=PA174&dq=%2B%22electron+microscope%22+These+samples+are+thinned+using+a+chemical+etchant&hl=en&ei=uO05TuX3EIT40gHHv7jFAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|local=| editora=|ano=2006|páginas=497|volumes= |isbn=9781402086144}}</ref>
 
=== Fresagem iônica ===
Linha 231:
A fresagem iônica é um processo de pulverização que pode remover quantidades muito finas de material. É usada para realizar um polimento dinal de espécimes polidos por outros meios. A fresagem iônica usa um gás inerte passando através de um campo elétrico para gerar uma corrente de [[plasma]] que é direcionada para a superfície da amostra. As energias de aceleração para gases tais como o argônio são normalmente uns poucos kilovolts. A amostra pode ser girada para promover ainda o polimento da superfície da amostra. A taxa de pulverização de tais métodos é de uma ordem de dezenas de micrêmetros por hora, limitando o método a somente polimento extremamente fino.<ref name="Prince"/>
 
Mais recentemente métodos de [[feixe de íon focalizado]] (FIF, ou FIB, do inglês '''''f'''ocussed '''i'''on '''b'''eam'') tem sido usados para preparar amostras. FIF é uma técnica relativamente nova para preparar amostras finas para exame em MET a partir de espécimes maiores. Devido a FIF poder ser usada para tratamento de amostras micromáquinas ([[nanotecnologia]]) muito precisamente, é possível usinar membranas muito finas de uma área específica de interesse em uma amostra, tal como um [[semicondutor]] ou metal. Diferentemente de pulverização de íon de gás inerte, FIF faz uso de íons de [[gálio]] significativamente mais energéticos e pode alterar a composição ou estrutura do material através da implantação de gálio.<ref name="kaplan">{{citecitar journalperiódico|journalperiódico=Journal of Microscopy|titletítulo=Quantitative HRTEM analysis of FIB prepared specimens|url=http://www3.interscience.wiley.com/journal/121540404/abstract|pagespáginas=395–05 |volume=232|issuenúmero=3|year ano= 2008|doi=10.1111/j.1365-2818.2008.02134.x|authorautor =Baram, M. and Kaplan W. D.|pmid=19094016|month=Dec|last1último1 =Baram|first1primeiro1 =M|last2último2 =Kaplan|first2primeiro2 =WD|issn=0022-2720}}</ref>
 
== Modificações==
 
As capacidades dos METs podem ser posteriormente estendidas por estágios adicionais e detectores, algumas vezes incorporados no mesmo microscópio. Um ''criomicroscópio eletrônico'' (CrioMET) é um MET com um fixador de espécime capaz de manter o espécime em temperaturas de [[nitrogênio líquido]] ou [[hélio líquido]]. Isto permite imagens de espécimes preparados em [[gelo amorfo|gelo vítreo]], a técnica de preparação preferida para imagens de moléculas individuais ou arranjos de macromoléculas.<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=Rotavirus Architecture at Subnanometer Resolution|journalperiódico=Journal of Virology|yearano=2009|volume=83|numbernúmero=4|pagespáginas=1754–1766|url=http://jvi.asm.org/cgi/content/full/83/4/1754?view=long&pmid=19036817|doi=10.1128/JVI.01855-08|pmid=19036817|month=Feb|last1último1 =Li|first1primeiro1 =Z|last2último2 =Baker|first2primeiro2 =ML|last3último3 =Jiang|first3primeiro3 =W|last4último4 =Estes|first4primeiro4 =MK|last5último5 =Prasad|first5primeiro5 =BV|issuenúmero=4|issn=0022-538X|pmc=2643745}}</ref>
 
Um MET pode ser modificado em um [[microscópio eletrônico de varredura por transmissão]] (STEM, de '''''s'''canning '''t'''ransmission '''e'''lectron '''m'''icroscope'') pela adição de um sistema que faz o feixe percorrer (varrer) a amostra para formar a imagem, combinado com detectores apropriados. Bobinas de varredura são usadas para desviar o feixe, como por um deslocamento eletrostático do feixe, onde o feixe é então coletado usando um detector de corrente, como um [[copo de Faraday]], o qual atua como um contador direto de elétrons. Por correlação da contagem de elétrons à posição do feixe de varredura (conhecida como a "prova"), o componente transmitido do feixe pode ser medido. Os componentes não transmitidos podem ser obtidos tanto pela inclinação do feixe como pelo uso de detectores de [[Imagem de campo escuro anular|campo escuro anular]].<ref>David Bernard Williams,C. Barry Carter; [http://books.google.com.br/books?id=dXdrG39VtUoC&pg=PA121&lpg=PA121&dq=Faraday+cup+Transmission+electron+microscopy&source=bl&ots=rMdsSIzhsL&sig=HFrah_FKptGhlFZIos99iHONe50&hl=pt-BR&ei=zFZMTdLfBIbZgQfk1ak5&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCEQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false Transmission electron microscopy: a textbook for materials science. Spectrometry, Parte 4]; Springer, 2009 - 195 páginas</ref><ref>{{Citar livro|autor=Xiao-Feng Zhang, Ze Zhang|título=Progress in transmission electron microscopy|subtítulo=|url=http://books.google.com.br/books?id=QNPs7gFHMMAC&pg=PA25&dq=annular+dark+field+detectors&hl=pt-BR&ei=AVhMTcXoDMKqlAe8uZhB&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0Springer; Softcover reprint of hardcover 1st ed. 2001 edition |ano=2001|páginas= 25|volumes=1 |isbn=9783642087172}}</ref>
 
Experimentos ''[[in situ]]'' podem também ser conduzidos, tais como reações ''in situ'' ou testes de deformação de materiais.<ref>{{cite journalcitar periódico|titletítulo=In-situ tensile testing of nano-scale specimens in SEM and TEM|yearano=2001 |doi=10.1007/BF02411059|authorautor = Haque, M. A. and Saif, M. T. A. |journalperiódico=Experimental Mechanics |volume=42 |pagespáginas=123}}</ref>
 
Pesquisas modernas com METS podem incluir corretores de [[Aberração óptica|aberrações]],<ref name="rose" /> para reduzir a quantidade de distorção na imagem. Feixe incidente de [[monocromador]]es podem também ser usados, os quais reduzem a amplitude da energia do feixe de elétrons incidentes para menos de 0,15&nbsp;[[Elétron-volt|eV]].<ref name="rose" />
 
=== Microscópio eletrônico de baixa voltagem ===
 
O [[microscópio eletrônico de baixa voltagem]] (MEBV, ou LVEM, de '''''l'''ow '''v'''oltage '''e'''lectron '''m'''icroscope'') é uma combinação de [[Microscópio eletrônico de varredura|MEV]], MET e [[Microscópio eletrônico de varredura por transmissão|MEVT]] em um instrumento, o qual opera em voltagem de aceleração de elétrons relativamente baixa, de kV. A baixa voltagem aumenta o contraste de imagem o que é especialmente importante para espécimes biológicos. Este aumento no contraste reduz significativamente, ou até mesmo elimina, a necessidade de coloração/pigmentação. Amostras em geral seccionadas precisam ser mais finas do que seriam para MET convencionais (20-65&nbsp;nm). Resoluções de uns poucos nm são possíveis nos modos MET, MEV e MEVT.<ref>{{cite journalcitar periódico|lastúltimo =Nebesářová1|firstprimeiro =Jana |coauthorscoautor=Vancová, Marie |yearano=2007 |titletítulo=How to Observe Small Biological Objects in Low Voltage Electron Microscope |journalperiódico=Microscopy and Microanalysis |volume=13 |issuenúmero=3 |pagespáginas=248–249 |doi=10.1017/S143192760708124X |doi_brokendate=2010-03-20}}</ref><ref>{{cite journalcitar periódico|lastúltimo =Drummy |firstprimeiro =Lawrence, F.|coauthorscoautor=Yang, Junyan; Martin, David C.|yearano=2004 |titletítulo=Low-voltage electron microscopy of polymer and organic molecular thin films |journalperiódico=Ultramicroscopy |volume=99 |pagespáginas=247–256 |doi=10.1016/j.ultramic.2004.01.011 |pmid=15149719 |issuenúmero=4}}</ref>
 
=== Microscopia crioeletrônica ===
Linha 259:
== Limitações ==
 
Há uma série de inconvenientes para a técnica de MET. Muitos materiais requerem extensa preparação da amostra para produzir uma amostra fina o suficiente para ser transparente aos elétrons, o que torna análise por MET um processo relativamente demorado com um baixo volume de amostras. Sendo quase transparente aos elétrons, um substrato de [[grafeno]] tem sido capaz de mostrar isolados átomos de hidrogênio e moléculas de [[hidrocarboneto]]s.<ref>[http://www.emsdiasum.com/microscopy/products/films/graphene.aspx Graphene Synthesis & Applications]; Electron Microscopy Sciences - '''www.emsdiasum.com''' {{en}}</ref><ref>Zonghoon Lee ''et al.'', “[http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901664k Direct Imaging of Soft-Hard Interfaces Enabled by Graphene]”, Nano Letters 9, 3365–3369 (2009).</ref><ref>Jannik C. Meyer, C. O. Girit, M. F. Crommie, and A. Zettl; [http://www.lbl.gov/tt/publications/2501pub2.pdf Hydrocarbon lithography on graphene membranes]; APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 123110 2008; DOI:10.1063/1.2901147</ref> A estrutura da amostra também pode ser alterada durante o processo de preparação. Também o campo de visão é relativamente pequeno, aumentando a possibilidade de que a região analisada não pode ser característica de toda a amostra. Há um potencial que a amostra possa ser danificada por um feixe de elétrons, especialmente no caso de materiais biológicos.<ref>{{Citar livro|autor=V. Rajendran|título=Engineering Physics|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=KsXTNUCuby0C&pg=SA10-PA10&dq=%2B%22electron+microscope%22+limitations+extensive+sample+preparation&hl=en&ei=KvE5Tu3bOdO80AHP_Mm2Cg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&sqi=2&ved=0CCgQ6AEwAA#v=onepage&q=%2B%22electron%20microscope%22%20limitations%20extensive%20sample%20preparation&f=false|local=| editora=McGraw-Hill Education|ano=2008|páginas=|volumes= |isbn=9780070261037}}</ref>
 
=== Limites de resolução ===
Linha 269:
:<math>q_{max}= \frac{1}{0.67 (C_s \lambda^3)^{\frac{1}{4}}}. </math>
 
Para um microscópio de 200&nbsp;kV, com aberrações esféricas parcialmente corrigidas ("à terceira ordem") e um valor de C<sub>s</sub> de 1&nbsp;µm,<ref name=furuya>{{citecitar journalperiódico|doi=10.1088/1468-6996/9/1/014110|formatformato=free download pdf|titletítulo=Nanofabrication by advanced electron microscopy using intense and focused beam|yearano=2008|last1último1 =Furuya|first1primeiro1 =Kazuo|journalperiódico=Science and Technology of Advanced Materials|volume=9|pagespáginas=014110}}</ref> um valor de corte teórico pode ser 1/''q<sub>max</sub>'' = 42&nbsp;[[picômetro|pm]] .<ref name="Reimer08"/>. O mesmo microscópio sem um corretor teria C<sub>s</sub> = 0.5&nbsp;mm e então um corte de 200-pm.<ref name=furuya/> Praticamente, as aberrações esféricas são suprimidas nos melhores, microscópios de "[[Microscópio eletrônico de transmissão de aberração corrigida|aberração corrigida]]". Sua resolução é entretanto limitada pela geometria da fonte de elétrons, aberrações de brilho e cromática e sistema de lentes da objetiva.<ref name="rose"/><ref name=erni/>
 
Curiosamente, a representação do domínio da frequência da função de transferência do contraste pode frequentemente ter uma natureza oscilatória,<ref>{{citecitar web|titletítulo=Contrast Transfer Functions|url=http://2dx.org/workshop/2008/speaker-pdf-notes-drop-box/Stahlberg-Sept11-2008.pdf|authorautor =Henning Stahlberg}}</ref>, que pode ser ajustado variando-se o valor focal da lente objetiva. Esta natureza oscilatória implica que algumas frequências espaciais formam imagens fiéis pelo microscópio, enquanto outras são reprimidas. Ao combinar várias imagens com diferentes frequências espaciais, o uso de técnicas como a reconstrução da série focal pode ser utilizado para melhorar a resolução do MET, de forma limitada.<ref name="Reimer08"/> A função de transferência do contraste pode, em certa medida, ser aproximada experimentalmente através de técnicas como imagens de transformadas de Fourier de material amorfo, como o [[carbono amorfo]].<ref>{{Citar livro|autor=Uri Shmueli|título=International Tables for Crystallography: Reciprocal space|subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=8-v7j-MRJiYC&pg=PA392&dq=%2B%22electron+microscope%22+contrast+transfer+function+Fourier+transforming+images&hl=en&ei=bPI5TpWeFOTY0QHbtu3zBg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA|local=| editora=Springer|ano=2008|páginas=696|volumes= |isbn=9780792365921}}</ref>
 
Mais recentemente, avanços no projeto do corretor de aberrações tem sido hábeis em reduzir as aberrações esféricas<ref>{{citecitar journalperiódico|titletítulo=Present status and future prospects of spherical aberration corrected TEM/STEM for study of nanomaterials|formatformato=free download review|doi=10.1088/1468-6996/9/1/014111|journalperiódico=Sci. Technol. Adv. Mater. |volume=9|yearano=2008|pagepágina=014111|authorautor =Tanaka, Nobuo}}</ref> e em obter resolution abaixo de 0,5 Ångströms (50 pm)<ref name=erni>{{citecitar journalperiódico|doi=10.1103/PhysRevLett.102.096101|titletítulo=Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe|yearano=2009|authorautor =Erni, Rolf|journalperiódico=Physical Review Letters|volume=102|pagespáginas=096101|pmid=19392535|last2último2 =Rossell|first2primeiro2 =MD|last3último3 =Kisielowski|first3primeiro3 =C|last4último4 =Dahmen|first4primeiro4 =U|issuenúmero=9}}</ref> em magnificações acima de 50 milhões de vezes.<ref>{{citecitar web|url=http://www.sc.doe.gov/bes/scale_of_things.html|titletítulo=The Scale of Things (Office of Basic Energy Sciences)}}</ref> Resolução melhorada permite a imagem de átomos mais leves que a dispersão elétrons menos eficientemente, como os átomos de lítio em materiais de baterias de lítio.<ref>Michael A. O'Keefe and Yang Shao-Horn;[http://escholarship.org/uc/item/63p3p9gd Imaging lithium atoms at sub-Ångström resolution]; Lawrence Berkeley National Laboratory - LBNL 56646 - '''escholarship.org'''</ref> A habilidade de determinar a posição dos átomos dentro dos materiais fez com que o METAR (HRTEM) seja uma ferramenta indispensável para pesquisa em [[nanotecnologia]] e desenvolvimento em muitos campos, incluindo [[catálise heterogênea]] e o desenvolvimento de [[dispositivo semicondutor|dispositivos semicondutores]] para eletrônica e fotônica.<ref>{{citecitar web|url=http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/821768-E3YVgN/native/821768.pdf|titletítulo=Sub-Ångstrom Electron Microscopy for Sub-Ångstrom Nano-Metrology}}</ref>
 
== Fabricantes ==
 
Os principais fabricantes de METs incluem [[JEOL]], [[Hitachi (empresa)|Hitachi High-technologies]], [[FEI Company]] (a partir da fusão com [[Philips]] Electron Optics) e [[Carl Zeiss]].<ref>{{Citar livro|autor=Henk G. Merkus|título=Particle Size Measurements: Fundamentals, Practice, Quality |subtítulo=|idioma=inglês |edição= |url=http://books.google.com/books?id=lLx4GzA-7AUC&pg=PA216&dq=%2B%22electron+microscope%22+JEOL,+Hitachi+High-technologies,+FEI+Company+Carl+Zeiss&hl=en&ei=UfM5TuHqIbS10AGWz-TAAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CEIQ6AEwAg|local=| editora=Springer|ano=2009|páginas=533|volumes= |isbn=1402090153 }}</ref>
 
== {{Ver também}} ==
* [[Microscópio eletrônico]]
* [[Microscópio eletrônico de varredura]]
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{{Referências|col=3}}
 
== {{Ligações externas}} ==
*[http://ncem.lbl.gov The National Center for Electron Microscopy, Berkeley California USA] {{en}}
*[http://ncmi.bcm.tmc.edu The National Center for Macromolecular Imaging, Houston Texas USA] {{en}}
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