يستخدم الميكروسكوب النافذ الإلكتروني (Transmission Electron Microscope (TEM، شأنه في ذلك شأن الميكروسكوب الماسح الإلكتروني، شعاعاً، من الإلكترونات لفحص واختبار العينات. وفي الوقت الذي يقوم فين الميكروسكوب الماسح بفحص أسطح العينات وتوصيف خواصها المورفولوجية السطحية، يتميز الميكروسكوب النافذ بقدرته على اختراق العينة، التي توضع في مسار الشعاع الإلكتروني القادم من مصدر توليد الأشعة الإلكترونية الموجود أعلى مكان وضع العينة الشكل (6 – 16) والنفاذ من خلالها، مسقطا صورتها أفقيا، كما هو مبين في الشكل المذكور. ولضمان نفاذ الشعاع الإلكتروني بنجاح من خلال العينة تعالج من أجل تخفيض سمكها وجعلها رقيقة، مما يتيح للشعاع اقتحامها والنفاذ منها بسهولة.

الشكل (6 – 16): صورة فوتوغرافية للميكروسكوب النافذ الإلكتروني عالي الدقة الذي استخدمه المؤلف خلال عمله في جامعة طوهوكو اليابانية. ويظهر بجانب الصورة، رسم تخطيطي للجهاز، موضحا عليه شرح لمكوناته ⁽⁸⁾.

وتتراوح قوة التكبير الخاصة بالميكروسكوبات الإلكترونية الحديثة إلى نحو مليون مرة، مع دقة متناهية – تتراوح من 0.1 إلى 0.2 نانومتر – في فحص البنية الداخلية للمادة وترتيب الذرات داخل شبكتها البلورية، كما هو موضح في الشكل (6 – 17).

ويُعد الميكروسكوب النافذ الإلكتروني الأداة القوية لتكنولوجيا النانو في فحص المواد النانوية وتعيين مقاييس أبعادها وشكلها المورفولوجي. هذا بالإضافة إلى قدرته على تحديد بنية المواد النانوية، مهما تدنت مقاييس أبعادها، وتعيين فصيلة انتمائها البلوري. كما يوظف هذا النوع من الميكروسكوبات الإلكترونية في تعيين بعض الخواص الفيزيائية للمادة، مثل نقطة الانصهار الصلادة مقاومة الإجهادات الموصولية الكهربية، ونشاطها الكيميائي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الميكروسكوب النافذ يمكنه تعيين العناصر الداخلة في تركيب المادة النانوية، وتحديد نسبة وجودها بدقة عالية، وذلك عن طريق تجهيزها بوحدات طاقة التشتت الطيفي للأشعة السينية Energy Dispersive X–ray Spectroscopy.

الشكل (6 – 17): صورة توضح البنية الداخلية لإحدى عينات المؤلف، موضحا بها المسقط الأفقي لترتيب وجود الذرات داخل الشبكة البلورية للمادة، تم اختبارها بواسطة الميكروسكوب النافذ الإلكتروني عالي الدقة ⁽¹⁶⁾.

_______________________________________________________
هوامش

(8) تم تصميم وتنفيذ الشكل بواسطة مؤلف هذا الكتاب.

(16) M. Sherif El–Eskandarany, Wei Zhang, and A. Inoue, J. Mater. Res., Vol. 17 (2002) pp. 2447–2456.