Лабораторията по трансмисионна електронна микроскопия (ТЕМ) в ИМет-БАН е създадена през 1967 година.
Първият трансмисионен електронен микроскоп, с който са извършвани изследвания в продължение на почти 40 години, е JEM 7A на фирмата JEOL, Япония. През 2006 година чрез участие в конкурс „Уникална научна апаратура“ на Националния фонд „Научни изследвания“ към МОН е закупен нов ТЕМ – JEM-1011 SAP10 на фирмата JEOL, Япония, комплектован със система за локален анализ EDS – INCA на фирмата OXFORD INSTRUMENTS.
За подготовка на образците за изпитване лабораторията разполага с машина за рязане ISOMET 1000 на фирмата BUEHLER и вакуумен изпарител JEE 4B на JAPAN ELECTRON OPTICS.
Изследванията чрез метода на ТЕМ са използвани при решаването на редица научни задачи от основните области на металознанието, най-важните от които са:
- Характеризиране на микро- и нано-структурата на нови материали, разработени от колектива на ИМет. От особена важност са изследванията на фазовия състав и влиянието на легиращите компоненти, както и на условията на получаване на материалите.
- Изследване на процесите на зараждане и растеж на нови фази, на фазови превръщания и взаимодействия.
- Изследване на влиянието на външни въздействия (температура, различни видове натоварване, пластична деформация, агресивна среда) върху структурните характеристики и тяхната връзка със свойствата на материалите.
- Изследване на несъвършенствата в кристалния строеж на металите и сплавите и тяхното поведение под влияние на външни въздействия.
- Анализ на дислокационната структура на метали и сплави и нейното развитие и стабилност при термично и механично въздействие.
- Изследване на формирането на субструктура.
- Изследване на влиянието на бързото закаляване върху структурата и идентифициране на аморфно и микрокристално състояние в нови метални материали.
- Изучаване на процесите на кристализация в аморфни сплави.
- Изследване влиянието на агресивни среди върху структурните компоненти на многофазни сплави.
- Мониторинг на устойчивостта срещу радиационни повреждания на метала от корпусите на АЕЦ Козлодуй.
- Анализ на структурно обусловените причини за експлоатационни повреждания в детайли и компоненти от реални конструкции.
Лаборатория ТЕМ е включена в състава на Лабораторията за изпитване на материали и калибриране на средства за измерване /ЛИМК/ към Института по металознание „Акад. А. Балевски“. ЛИМК е акредитирана да извършва изпитвания на метали и сплави съгласно БДС EN ISO/IEC 17025:2006.
Лаборатория ТЕМ на ИМет работи в активно сътрудничество със сродни учебни заведения от страната (ТУ-София, ТУ-Варна, УХТ-София), с много от научните институти на БАН, с ТУ „Св.св. Кирил и Методий“- Скопие – Македония.
По-важните резултати от изследванията, проведени с помощта на ТЕМ в ИМет, са отразени в две монографии, над 120 научни публикации и над 20 отчета по договори с национални и международни възложители. Сътрудниците на лабораторията са участвали в 12 проекта, финансирани от Националния фонд „Научни изследвания“ към МОН, резултатите от които са отразени в 18 научни публикации. Част от изследванията са проведени при подготовката на 5 труда за присъждане на званието Доктор на науките, над 25 докторски дисертационни труда и повече от 10 дипломни работи.
Лабораторията по трансмисионна електронна микроскопия (ТЕМ)
Методът на трансмисионната електронна микроскопия има широко приложение в областта на материалознанието. Чрез ТЕМ наблюденията се решават много научни задачи, свързани с характеризирането на нови материали, анализа на структурата им и връзката на структурата с характеристиките им. Изучават се фазовите превръщания, техните продукти и растежът на фазите в твърдо състояние. Изследват се несъвършенствата на кристалната решетка на металите и сплавите (комплекси от ваканции, дислокации, дислокационни взаимодействия, дефекти в подреждането, граници на зърна, междуфазови граници).
Решават се множество задачи, свързани с поведението на материалите при външни въздействия (термични, деформационни, въздействие на средата), което позволява да се дефинират параметрите на тяхното бъдещо приложение в реални условия.
Трансмисионен електронен микроскоп
Трансмисионният електронен микроскоп е незаменимо средство за получаването на надеждна информация относно морфологията и структурата на твърдотелни материали, особено на микро- и наноразмерни обекти и материали с кристална структура.
Уникалните възможности на микроскопа се определят от спецификата на снопа ускорени електрони, който преминава през изследваното вещество и създава изображение с голяма разделителна способност – части от нанометъра (за сравнение разделителната способност на светлинния микроскоп е 1 микрометър). Контрастът на изображението се дължи на две основни причини:
- разсейване на преминаващите електрони при взаимодействието им с атомите на обекта (при аморфни и кристални вещества)
- дифракционни процеси, дължащи се на периодичността на кристалната решетка на обекта и нейните прекъсвания (при кристални структури)
Високата разделителна способност на електронните микроскопи определя тяхното приложение като най мощен метод за охарактеризиране на наноструктурни материали и на нано-размерни елементи от конвенциалните материали.
Основни технически характеристики на JEOL JEM -1011 SAP10:
- ускоряващо напрежение HV= 40-100 кV
- разделителна способност в точка – 0,45 nm, в решетка – 0,20nm
- увеличение от 50х до 500000х
Система за локален анализ EDS
Съвременните ТЕМ предлагат още една уникална възможност – определяне на локалното съдържание на елементи в нано-размерна област чрез системи за анализ на възбуденото характеристично лъчение (EDS) или загуба на енергия от преминалите електрони (EELS).
