• hakkında birkaç pratik bilgi vermek gerekirse;

    sem olarak bilinen bu mikroskop bilim ile uğraşan insanların pusulası dır diyebiliriz son yıllarda geliştirilen teknolojisi ile hatasız sonuç ve çok kısa sürede analiz gibi özellikleri bunyesinde barındırmaktadır.
    işleyişine anlaşılır biçimde göz atalım;
    bir flament den(elektron tabancası da denir) elektronlar, gonderilerek manyetik alanlar ın yönlendirmesi ile incelenecek numumeye çarptırılır.burdan seken elektronların yardımı ile görüntümüz elde edilir.
    şeklinden bahsedecek olursak genelde buyuk bir termos kılığında bulunan reaksyonun gerçekleşitği yer ve buna bağlı x-rd arka tarafında ise soğutucu bulunmaktadır örnek markalar;( evo-zeiss-oxford instruments)üç monitor iki bilgisayar ile kullanım güzel performans sunmaktadır.monitorlerden birincisi incelenen numune nin yansımasıdır,ikinci monitorde karşılaştırlacak diğer görüntü,kaydedilecek dosyalar duruma göre gözden kaçmaması gereken bilgiler vardır.üçüncü monitor ise ilk monitorde gördüğümüz şekillerin x ışını analizlerini yaparak periyodik tablodaki isimlerini ve işaretlediğimiz yerdeki oranlarını bize veren monitordur.

    sem kullanacak insanlara tavsiyelere gelirsek;

    sem için hazırlanan numuneyi hazırlamayı bilmiyorsanız bir profesyonelden yardım alınız.aksi takdirde yapacağınız analiz hiç bir işe yaramayacaktır.numune hazırlama metodlarından zımparalama,dağlama,uygun ölçüde kırma en çok kullanılanlardır.eğer biyolojik bir araştırmada değilseniz işiniz gerçekten zordur çünkü her sıcaklıkta oluşan yeni fazların tanımlandığı bir kaynak bulmanız neredeyse imkansızdır.tek tek spot edip üçüncü monitorden ne olduğunuza bakmanız gerekir aman üşenmeyin en ufak gözden kaçma bütün araştırmanızı çöpe atmanıza neden olabilir.boş vakitlerinizde laboratuarda yakaladığınız karınca,sinek ve böcekleri de incelemenizi tavsiye ederim.
    ufacık bir detay:sem analizi yapacağınız zaman kullanacağınız steril eldivenler talk içermemelidir.pudra olarakta bilinir,hiç farkında olmadan numunenizde iz bırakacağından bilmem kaç yüzbin kere yaklaştıktan "aha lan talk buldum,eureka!!"diye yersiz yere sevinmenize neden olacaktır ki bilen bilir talk oyle sıcaklıkla neyim oluşacak madde değildir.
    neyse devam edecek olursak; üst tabaka ile alt tabaka arasında elektrik geçisi olmalıdır bunun için bakır kullanılır.daha sonra ise analize alınacak numune altın kaplanılır(gözle görülemeyecek kadar ince bir altındır bu)bunun yerine carbon yedirenlerde vardır.
    sem ile haşır neşir bilimadamlarında tespit ettiğim bir özellik ise analiz sırasında beklenmedik bir yapı görünce acayip sevinip bunu hemen print etmeleridir.daha sonra bunu odalarına evlerine asarlar.öyle böyle bir sevda değildir, bu dünyanın heryerinde böyledir.

    bir de isim verirler bu alete,çünkü bulunduğu laboratuarların gözbebeğidir.duyduğum isimlere örnek olarak; sam,john,alberto'yu sayabilirim.bunu neden mi söyledim? hani birgün gidersiniz "yarın buna alberto ile bakalım" dendiğinde "alberto kim lan?" demeyin.sonra elinizde numune alberto ararsınız benim gibi.
  • (bkz: sem)
  • piyasada başlıca philips, leo, zeiss gibi markalar adı altında bulunurlar, ama sanırım en iyileri japon jeol firması tarafından üretilir. yukarıda termosa benzetilen ana gövde olup, optik kolon da denir ve esas olayın gerçekleştiği yerdir, vakum ortamına alınması gerekir, aksi takdirde çalışmaz, keza uygulanan gerilim havadaki pekçok maddeyi iyonize edebilecek kadar yüksektir. ayrıca vakum ortamı ivmelendirilen elektronların optik olarak fokuslanmasını kolaylaştırır. ana gövdenin iç temizliği de önemli bir konudur, içerde kalabilecek herhangi bir kontaminasyon, kir, ya da nem flamanı elinize almanızı büyük olasılıkla garanti edecektir.

    ana gövdenin arkasında soğutucu olması elektron mikroskobunda opsiyonel olarak kullanılan edx analizi detektörünün olduğunu gösterir. sıvı azot tankıdır ve lityum dope edilmiş silisyum metalinin oda sıcaklığına ulaşmasını önler. bu parça yaklaşık olarak 15 derecenin üzerine ısındığında içerdiği lityum difüze olup bütün fonksiyonunu yitirmektedir, o yüzden elektrik şebekelerinin ya da kesintilerinin %100 güvenli olmadığı türkiye gibi ülkelerde sıvı azotla soğutulması elzemdir.

    taramalı elektron mikroskobunun en hayran olunası özelliği yüksek büyütme oranlarının yanısıra inanılmaz derecede yüksek netlik derinliğidir. ışık mikroskobuyla yüksek büyütmelerde ve hatta düşük büyütmelerde görebilmeniz imkansız olan yüzey topografisi (ör bir kırılma yüzeyi) bu mikroskop ile her türlü büyütmede mükemmel bir netlik derinliği ile incelenebilir. elektron mikroskobu yoksa, aynı numune bir stereo mikroskop ile de incelenebilir ve netlik derinliği ışık mikroskobuna oranla oldukça iyidir ama yine de büyütme çoğu durumda yetersiz kalacaktır.

    topografik kontrastın yanısıra materyal kontrast imkanı sunması bir diğer önemli avantajıdır. malzemeyi oluşturan elementlerin elektron verimleri atom numaraları ile ilişkili olduğundan malzeme/numune yüzeyi atom numarası ortalaması farkları nedeniyle farklı fazları farklı aydınlık seviyelerinde gösterir.

    cihaza isteğe bağlı olarak monte edilebilen edx ve wdx analizi donanımlarıyla çalışma imkanları genişletilebilir. edx analizi elektron-madde etkileşimi sonucunda oluşan x-ışınlarını enerji seviyeleri üzerinden analiz eden, pratik ve hızlı bir x-ışın inceleme sistemidir. dezavantajı hidrojenden-karbona kadar olan elementler ayırt edilemezler. yukarıda da bahsedildiği gibi detektörün soğutulması çok önemlidir. wdx ise oluşan x-ışınlarının dalga-boyları üzerinden analiz edilmesi durumudur, görece çok uzun/günler süren bir analizdir, pratik olmamakla birlikte çok daha hassas sonuçlar verir. edx ve wdx analizleri kullanılarak maddenin hangi elementlerden ve/veya fazlardan hangi miktarlarda meydana geldiği belirlenebilir ve bunların yanısıra pekçok kristalografik veri elde edilebilir.

    genel olarak taramalı elektron mikroskobu sistemin dezavantajları arasında siyah-beyaz görüntü oluşturması, yüksek vakum ortamında çalışma gerekliliği (istisnalar hariç), katı, iletken, vakuma dayanıklı numuneler gerektirmesi sayılabilir. numuneler bu özellikleri sağlamıyorsa değişik çözümler vardır ama yine de sistemin dezavantajı olmasını değiştirmemektedir. örneğin yalıtkan maddeler gümüş tozu süspansiyonu ile kaplanıp, incelenebilir vs.
  • malzemelerin mikron ya da nano boyutta fotoğraflarının çekilmesine imkan tanıyan faydalı cihaz. efenim bu hususta fotoğraf ya da görüntü eldesi çok mühimdir. şöyle ki:

    yıl 2010, yer ülkemizde düzenlenen nanoteknoloji alanında başta gelen bir konferans (nano tr) - poster sunumu-, kişilerin tamamı doktora bilemedin master öğrencisi...
    şahsım poster sunumlarında ilgimi çeken bir poster görmüş ve posteri hazırlayanlar ile konuşmaya gitmiştir. posterde temel olarak konuyu anlatan yazılar ve bir kaç grafik bulunmaktadır. burada grafik kelimesi hikayenin temelini oluşturuyor. neyse posteri hazırlayan arkadaşlar sürekli sem (taramalı elektron mikroskobu) datalarından bahsetmedir ancak posterde herhangi bir sem datası bulunmamaktadır. bunun üzerine sem görüntülerinin nerde olduğunu sormam üzerine arkadaşlarımız çizmiş oldukları iletkenlik grafiklerini göstermişlerdir. bu olaydan sonra acaba ben mi yanlış anladım yoksa soruyu yanlış mı sordum acaba diye düşünüp daha açıklayıcı biçimde soruyu tekrarlamama rağmen cevap değişmemiştir. kısaca, master seviyesinde olan arkadaşlarımız görüntü ile grafik arasındaki farkı bilmemektedir.

    acaba buradaki cahillik sadece ne yaptığını bilmeyen öğrencinin mi yoksa ülkenin altyapısına bakmaksızın, mevcut akademisyen kadrosuna bakmaksızın ülkenin dört bir köşesine liseden bozma sadece kampüs yapmaya çalışan üniversiteleri kuran ve bodozlama master-doktora öğrencisi kabul eden zihniyetin midir varın gayrı siz söyleyin...
  • tanrı'nın biz fanilere bir lütfu olan mucize deha richard feynman, fizikte sayısız alanda yaptığı katkılar gibi buraya da el atmış ve konuyla ilgili 1959 yılındaki amerikan fizik derneği yıllık toplantısında "there's plenty of room at the bottom: an invitation to enter a new field of physics" diyip nano dünyayı işaret ederek elektron mikroskoplarının daha da geliştirilebileceği çağrısında bulunmuş. nasıl bir adamsın sen mübarek? o günden bugüne kadar mübareğin istediği seviyelere geldi mi bilmiyorum ancak bana göre mikroskopi alanında devrim niteliğinde birçok gelişme yaşanmış ve elektron mikroskopları da nasibini almıştır.

    zaten yukarıda bu cihazla ilgili birçok bilgi verilmiş. ben de bu cihazlardaki elektronların dalgaboyundan bahsedeyim; kuantum fiziğinin dalga parçacık ikiliği kavramı, tüm maddelerin hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri özellikler sergilediğini söyler (burda da louis de broglie'nin ellerinden öpüyoruz). bir parçacığın ya da maddenin dalgaboyu “lamda” şu şekilde verilir:

    lamda = h/p

    burada, h: planc sabiti ve p: elektronun göreli (relativistik) momentumudur.

    bir elektronun durgun kütlesini “m0” ve yükünü “e” olarak kabul edersek, bir “u” elektrik potansiyeli ile ortaya çıkan “v” hızını şu şekilde hesaplayabiliriz:

    v = karekök içerisinde 2.e.u/m0

    elektronun bu hızda sahip olduğu dalgaboyu ise:

    p = m0.v olduğundan lamda = h/m0.v
    lamda = h/karekök içerisinde 2.m0.e.u olur.

    elektronların hızı ışık hızına (ışık hızı “c” olsun) yakın olduğu için rölativistik bir düzeltme ile:

    lamda = [h/karekök içerisinde 2.m0.e.u].[1/karekök içerisinde 1+(e.u/2.m0.c kare)] olur.

    yani sem'de 10 kilovoltluk bir hızlandırma voltajı uygulandığında elektronların dalgaboyu yaklaşık 10 pikometre (bir metrenin trilyonda biri) oluyor.

    şuraya da tofaş müzesinde sergilenen eski bir optik mikroskop bırakayım
  • taramalı elektron mikroskobu (sem), malzemenin üzerine, odaklanmış yüksek enerjili elektron demeti düşürülerek oldukça büyük görüntüler elde edilen bir sistemdir. taramalı elektron mikroskobunda genel olarak kullanılan elektronların enerjisi 200-300 ev’dan100 kev’a kadar değişmektedir. elde edilen bu görüntüler malzemenin yüzey morfolojisi ve türdeşliği hakkında bilgi vermektedir. taramalı elektron mikroskobundaki elektron dedektörü, malzemenin yüzey morfolojisi hakkında bilgi verir. geri saçılan elektron detektörü , malzemenin içeriğini göstermekte ve edx detektörü ise malzemeyi oluşturan atomların alaşımdaki % atomik ağırlıklarını ve oranlarını vermektedir.
  • altında yatan prensipleri anlamak için iyi bir şekilde optik ve fizik çalışmanın gerektiği, basit bir google araştırmasıyla öğretici pek çok videonun/metinin bulunabileceği alet. malzemelerin nano boyutta görüntülerinin alınmasına imkan tanır. tabi sem nanoteknolojide daha çok yüzey ve morfoloji araştırmaları için kullanılır. öte yandan cihazı kullanabilmek kadar numune hazırlayabilmek de ayrı bir maharettir bence.

    şöyle bir simülasyon uygulaması da mevcut
  • ingilizce kısaltması sem’dir. türkçe kısaltması tem’dir. fakat tem aynı zamanda bunun biraz daha iyi göstereni olan transmission electron microscope’un kısaltmasıdır. ve bu beni çok rahatsız eder.
  • taramalı elektron mikroskoplarını hem ileri analizlerde hem de temel analizlerde güçlü yapan şey sanırım artık hem cihaz kullanımının hem numune hazırlama süreçlerinin çok kolaylaşmış olması. buna bir de hem üniversitelerde hem de özel sektörde giderek yaygınlaşmaları eklenince oldukça erişilebilir cihazlar olmaya başladılar.

    cihaz kullanımı ve kurulumu gerçekten kolay, eskiden çok sıkı gereksinimleri olan bu cihazlar artık elektrik ve manyetik alanları olan bölgelere, akustik ve vibrasyon etkilerin bulunduğu yerlere bile kuruluyor. analizdeki hassasiyetten ödün veriyorsunuz ancak 5-10 bin büyütmelere kadar pek bir sorun yaşanmıyor. analiz ettiğiniz malzeme çok önemli tabi.

    analiz ettiğiniz malzeme demişken; numune hazırlama süreci, en karmaşık numuneler için bile güncel teknolojilerle artık baya kolaylaştı. tem için bu süreç hala çok zor ama sem için kesinlikle değil. ebsd* analizleri için numune parlatmak sonra olmadığını görüp geri dönmek tekrar parlatmak gibi işlemler eskiden oldukça doğalken artık otomatik numune hazırlama cihazlarında direkt olarak mikroskopta incelenebilecek yüzey kalitesinde bir numune 30-45 dkda hazır oluyor. detektör teknolojisinin de gelişmesiyle ccd kameralarda 8-16 saat sürecek ebsd analizleri cmos kameralı detektörler ile 1-2 saatte yapılabiliyor.

    sem'in en sevdiğim yanı ise haznede elektron malzeme ile etkileşime girdiği zaman oluşan o kadar fazla data var ki ne incelemek istediğinize göre cihazınızı uygun detektörle donatırsanız aklınıza gelmeyen sonuçları karşınızda görebiliyorsunuz.

    biyoloji tarafını pek bilemiyorum ancak malzeme bilimleri tarafında en sık kullanılan detektörler görüntüleme için; se* ve bse* iken analiz için; eds*, wds* ve ebsd olmakta.
  • (bkz: taramali elektron tabancasi)
hesabın var mı? giriş yap