Transmissie-elektronenmicroscoop

Een transmissie-elektronenmicroscoop, afgekort TEM, gebruikt elektronen in plaats van licht om heel kleine dingen te bekijken. De elektronen gaan dwars door het monster heen ('transmissie' betekent doorlaten), en achter het monster ontstaat een beeld. Een TEM kan details van ongeveer een tiende nanometer of kleiner zien. Dat is fijn genoeg voor rijen atomen.

Hoe werkt het?

Een gewone microscoop is beperkt door de golflengte van licht: details die kleiner zijn, vervagen. Elektronen gedragen zich ook als golven, maar met een veel kortere golflengte, zeker bij een hoge spanning. Daardoor kun je veel fijnere details zien.

In een TEM versnelt een hoge spanning de elektronen tot een smalle bundel. Magneetspoelen werken als lenzen en richten die bundel op het monster. Het monster moet flinterdun zijn, vaak maar enkele tientallen nanometers, anders komen de elektronen er niet doorheen. Achter het monster zet een detector de elektronen om in een beeld. Waar het materiaal dichter is of zwaardere atomen heeft, worden meer elektronen tegengehouden en ziet het beeld er donkerder uit. Het hele apparaat werkt in een vacuüm, want in lucht zouden de elektronen tegen luchtmoleculen botsen.

Waarom het ertoe doet

Veel technologie draait om structuren die te klein zijn voor gewone microscopen, zoals de lagen en bedrading in een chip, de materialen in een batterij of de opbouw van een nieuw materiaal. Met een TEM zien onderzoekers en fabrikanten of zo'n structuur klopt en waarom iets wel of niet werkt. Dat is nuttig voor het ontwikkelen van chips, accu's en andere nieuwe materialen, en ook voor het controleren van wat er echt is gemaakt.