Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, Ankara Üniversitesi Fizik Mühendisliği bölümünde çalışan Yeşim Moğol Koç tarafından sunulan, elektron mikroskopları hakkında detaylı bir eğitim içeriğidir. Konuşmacı, katalitik fiziği alanında eğitim almış ve elektron mikroskopları konusunda uzmanlaşmış bir akademisyendir.
- Sunum, elektron mikroskoplarının tarihsel gelişiminden başlayarak, optik mikroskoplarla karşılaştırması, çalışma prensipleri, taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskopu (TEM) teknolojileri hakkında kapsamlı bilgiler sunmaktadır. Video, cihazların fiziksel yapısı, çalışma prensipleri, numune hazırlama teknikleri ve çeşitli kullanım alanları (malzeme fiziği, tıp, kriminalistik, çevre mühendisliği) üzerinde durmaktadır.
- Sunumda ayrıca EDX (Enerji Dispersive X-ray) analizi, farklı malzemelerin (silikon, bakır, nikel, mangal, antimondan) analizi, numune hazırlama teknikleri (alüminyum stop, karbon tep, altın kaplama) ve çeşitli uygulamalar (kanser araştırmaları, mermi kovanı analizi, çimento kalitesi kontrolü) detaylı olarak ele alınmaktadır. Konuşmacı, kendi deneyimlerini paylaşarak, 10 yıl önce aldığı görüntüler ve Hollanda'daki eğitim deneyimlerinden örnekler vermektedir.
- 00:07Konuşmacının Tanıtımı
- Yeşim Moğol Koç, Ankara Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü'nde çalışmakta ve bilgisayar ağırlıklı dersler vermektedir.
- Eğitiminde katat statik fiziği alanında olmasına rağmen, elektron mikroskoplarıyla tanışma fırsatı bulmuştur.
- Üniversite sonrası belirsizlik sürecinde, araştırma görevli ilanı görmüş ve elektron mikroskopu eğitimine girmiştir.
- 02:30Elektron Mikroskopu ile Tanışma Süreci
- Elektron mikroskopu ile tanışması, Atatürk'ün Bandırma Vapuru'na binip ulusal mücadeleye başlarken olduğu gibi, kendi mücadelesine başlamıştır.
- Elektron mikroskopu konusuna başladığımda, Atatürk'ün Bandırma Vapuru'nun restore edilmiş halinin kendisi için çok değerli olduğunu belirtmiştir.
- Elektron mikroskoplarına geçerek, hikayesini, öğrendiklerini ve on yıl önce kendisi tarafından alınan görüntülerin hikayelerini paylaşacağını belirtmiştir.
- 03:32Elektron Mikroskopu Sunumunun İçeriği
- Sunumda elektron mikroskopunun tarihi gelişimi, temel prensipleri ve optik mikroskopla karşılaştırılması yapılacaktır.
- Taramalı elektron mikroskopu, elektron mikroskopu ve numune hazırlama sistemleri ele alınacaktır.
- Sunum basit ve anlaşılır bir şekilde yapılacaktır, elektronu bilmeyen bir kişinin bile elektron mikroskopunun işe yaradığını anlayabileceği şekilde anlatılacaktır.
- 04:40Elektron Mikroskopunun Önemi
- Elektron mikroskopu, gözümüzle görebileceğimiz 1 mm'den 100 nanometreye kadar olan aralığı göstermektedir.
- Işık mikroskopu ile 1 mm'den 100 nanometreye kadar görülebilecek alan, elektron mikroskopu ile atomik skalaya kadar inilerek daha detaylı görüntüleme sağlanmaktadır.
- Elektron mikroskopu sadece malzeme fiziği değil, tıp dünyasında da çok önemli bir alettir; hücrelerin protein kılıflarını, organellerini ve virüsleri görebilmek için kullanılmaktadır.
- 06:51Elektron Mikroskopunun Tarihi Gelişimi
- Elektron mikroskopunun geliştirilmesi, optik mikroskopla belli bir skalaya kadar görülebilen alanın ötesinde daha küçük dünyayı incelemek için ihtiyaç duyulmasıyla başlamıştır.
- Optik mikroskopla daha küçük dünyada daha güzel şeylerin görülememesi, elektron mikroskopuna ihtiyaç duyulmasını sağlamıştır.
- 07:53Elektron Mikroskobunun Tarihsel Gelişimi
- 1926 yılında Alman fizikçi Hans Bus teorik olarak optik merceğin ışığının bir odakta toplandığı gibi, manyetik bobinin elektronları bir odakta toplayabileceğini göstermiştir.
- 1928 yılında fizikçi Ernst Ruska ve elektrik mühendisi Max Knoll elektron mikroskobunu geliştirmişlerdir.
- Ernst Ruska, 1933 yılında elektron mikroskobunu yapmış ve 1986 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü almıştır, bu da fikrinin atılmasıyla yaklaşık 55 yıl sonra gerçekleşmiştir.
- 11:39Elektronların Kullanımı
- Elektronlar mikroskobda kullanılmakta çünkü iki davranışı vardır: dalga davranışı ve yüklü parçacık davranışı.
- Elektronların dalga davranışı, enerjinin dalga boyuyla ayarlanmasına olanak tanır ve kırınım deseni oluşturmayı sağlar.
- Yüklü parçacık davranışı ise elektronun numune ile etkileşimi gösterir ve kimyasal analiz yapmayı mümkün kılar.
- 13:20De Broglie Hipotezi
- De Broglie hipotezi, parçacık özelliğine sahip elektronların bir dalga boyuna sahip bir dalga ile karakterize edilebileceğini öne sürmüştür.
- De Broglie'nin önerisi, Davidson ve Germer'in 1927 yılındaki elektron kırınım deneyi ile doğrulanmıştır.
- De Broglie dalga boyu formülü λ = h/p'dir, burada h Planck sabiti, p ise momentum (p = m*v) olarak hesaplanır.
- 15:45Optik Mikroskopun Yapısı
- Optik mikroskopun mekanik bölümleri arasında gövde, makro vida, mikro vida, çalışma sehpası ve alt motor bulunmaktadır.
- Optik mikroskopun optik bölümleri objektif (lens), kondansör (yoğunlaştırıcı) ve oküler (optik) olarak adlandırılır.
- Optik mikroskopla 10 ile 500 kat arasında büyütmeler yapılabilmektedir.
- 17:21Optik ve Elektron Mikroskopların Karşılaştırılması
- Optik mikroskoplar ve elektron mikroskopları belli bir aralıkta aynı görüntüyü verebilir, ancak elektron mikroskopları daha yüksek çözünürlüklere sahiptir.
- Çözünürlük, birbirinden ayırt edilebilen iki nokta arasındaki en kısa mesafedir.
- Optik mikroskoplar görünür ışık kullanır, dalga boyları 550 nanometre civarında, çözünürlükleri 0,25 mikron ve maksimum büyütme 1400 kezdir.
- 19:09Elektron Mikroskoplarının Türleri
- SEM (Scanning Electron Microscope) taramalı elektron mikroskopu, TEM (Transmission Electron Microscope) ise geçirimli elektron mikroskopudur.
- Elektron mikroskoplarında elektron demetlerinin dalga boyları ve çözünürlükleri değişir, gerilim arttırıldıkça daha iyi görüntü elde edilebilir.
- Yüksek frekansta dalga boyları düşük frekanstaki dalga boylarına göre daha iyi kaliteli görüntüler sağlar.
- 20:49Mikroskopların Kullanım Alanları
- Bir malzemenin yapı analizini tayin etmek için önce optik mikroskop veya metal mikroskop kullanılarak boyutlar ve yapı incelenir.
- Mikro yapıya bakmak için SEM kullanılır, daha sonra kristal yapısını belirlemek için SEM veya TEM'de EDX dedektörleri kullanılabilir.
- Optik mikroskop iki boyutlu görüntü alırken, elektron mikroskopları üç boyutlu görüntü sağlar.
- 22:50Taramalı Elektron Mikroskopu Prensibi
- Taramalı elektron mikroskopu, elektronları kullanarak örnek üzerinden yüksek çözünürlük görüntü almasını sağlayan sistemdir.
- Elektron mikroskopu kullanımı için bir veya iki defa eğitim almak yeterlidir.
- Elektron mikroskopunda ampul gibi bir elektron kaynağından çıkan elektronlar, manyetik alan altında yönlendirilerek numune üzerine düşürülür ve saçılan elektronlar dedektörle algılanarak görüntü oluşturulur.
- 24:35Elektron Mikroskopunun Yapısı ve Çalışma Prensibi
- Elektron mikroskopunda demet üretimi, elektronları üretir ve toplayıcı-odaklayıcı merceklerle yönlendirir.
- Elektronlar tarayıcı bobinler aracılığıyla numune üzerinde tarama yaparak görüntü oluşturur.
- Elektron mikroskopları vakumda çalışır, numune vakuma geldikten sonra gerilim açılıp tarama başlatılır.
- 26:42Elektron Mikroskobu Kaynakları
- Taramalı elektron mikroskobunda tungsten lamba veya lan time hexaboard (lanterzibord) gibi elektron kaynakları kullanılır.
- Ankara Üniversitesi'ndeki sistemde tungsten fitil kullanılmıştır çünkü ucuzdur ve yaklaşık yüz saat ömrü vardır, ancak bu süre vakum ayarlamaları ve ayarlamalarla geçer.
- Elektron kaynağı ömrü bitince mikroskob görüntü almaz hale gelir, bu durum ampul gibi bitmektedir.
- 28:35Elektron Kaynaklarının Özellikleri
- Elektron kaynakları (tungsten flamalar veya lanterzibord) bir silindir içerisinde bulunur ve elektron demeti buradan anotta toplanarak numuneye gönderilir.
- Tungsten flamalar fiyat olarak daha ucuz olduğu için tercih edilirken, ömrü daha uzun olan lanterzibord flamaları da kullanılabilir.
- Elektron kaynağı olmadan elektron mikroskobunda ölçüm yapılamaz.
- 29:21Elektron Demetinin Manipülasyonu
- Elektronlar üretilirken, tek tek gelmesi yerine demet haline getirilmesi ve yoğunlaştırılması gerekir.
- Elektronları yoğunlaştırıp hüzme haline getirmek için toplayıcı ve odaklayıcı mercekler kullanılır.
- Elektron demeti numuneye gönderildiğinde, numuneden çıkan elektronlar ve X-ışınları analiz edilir.
- 30:19Elektron Türleri ve Etkileşimler
- Elektronlar bir tür değil, ikincil elektronlar, geri saçılan elektronlar, oje elektronlar ve X-ışınları gibi farklı türler vardır.
- İkincil elektronlar SE dedektörü ile, geri saçılan elektronlar BS dedektörü ile, X-ışınları ise ADX analizi ile incelenir.
- Elektron-numune etkileşimleri esnek ve esnek olmayan çarpışmalardan oluşur ve ortaya çıkan sinyaller toplanarak görüntü oluşur.
- 31:30Elektron Demetinin Numuneye Etkisi
- Numune yüzeyinden ve yakınından çıkan elektronlar oje elektronlar olarak adlandırılır.
- Numunenin iç kısmından gelen elektronlar ikincil elektronlar ve geri saçılan elektronlar olarak sınıflandırılır.
- Elektron gerilimi arttıkça, elektron demeti numunenin daha derin kısımlarına nüfuz eder ve farklı atom numaralı malzemelerde farklı etkiler gösterir.
- 33:20Enerji Dispersiyon X-ışını Spektroskopisi (EDX)
- Enerji dispersiyon X-ışını (EDX veya EDS) dedektörü, elektronları ve X-ışınlarını dedekte edebilen bir cihazdır.
- Elektron mikroskopunda, SE (Secondary Electron) dedektörü elektronları, BSD (Backscattered Electron) dedektörü geri saçılan elektronları, AX dedektörü ise X-ışınlarını analiz eder.
- EDX analizi, bilinmeyen bir malzemenin içindeki elementlerin tipini ve miktarını belirlemek için kullanılır.
- 34:35X-ışını Spektroskopisi Analizi
- X-ışını spektroskopisinde, kuantum sayılarına göre K, L ve M serileri belirlenir; K serisi elektron etkileşim bölgesinde, L ve M serileri ise L ve M kabuklarından kopmuş elektronları gösterir.
- Spektrodeki piklerin alpha ve beta olarak adlandırılır; alpha pik yüksek enerjili, beta pik ise hemen yanında beliren düşük enerjili pikdir.
- EDX analizinde, bilgisayar programı ve database kullanılarak elementlerin enerji seviyelerine göre belirlenir ve yüzdesine kadar miktarları gösterilir.
- 36:14EDX Analizi Örnekleri
- EDX analizi ile malzemenin içindeki elementlerin miktarı ve niteliği belirlenebilir; örneğin bir görüntüde silikon, demir, magnezyum, kalsiyum ve potasyum gibi elementler tespit edilebilir.
- Manyetik numunelerde farklı fazlar tespit edilebilir ve hangi elementlerin hangi miktarlarda bulunduğunu belirleyebilirsiniz.
- EDX haritalama özelliği ile malzemenin üzerindeki elementlerin dağılımı görsel olarak gösterilebilir; örneğin mor renk, magnezyum ve alüminyumun karışımını, kırmızı renk ise kalsiyumun yoğunlaşmasını gösterir.
- 38:47Geçimli Elektron Mikroskobu
- Konuşmacı, SEM (Scanning Electron Microscope) cihazının videosunu göstermek istediğini belirtiyor.
- Geçimli elektron mikroskobu (TEM) ile ilgili konu geçilecek ve neden geçimli elektron mikroskobuna ihtiyaç duyulduğu açıklanacak.
- 39:30Taramalı Elektron Mikroskobu ve TEM Arasındaki Farklar
- Taramalı elektron mikroskobu (SEM) belli bir enerjiye kadar çalışırken, TEM (Tansiyon Elektron Mikroskobu) daha yüksek enerjilerde çalışabiliyor.
- SEM en fazla 30 kilo elektron volt ile çalışırken, TEM 220-250 kilo elektron volt'a kadar çalışabiliyor.
- Kilo elektron volt, elektron voltün bin katı olarak tanımlanıyor.
- 40:24TEM Laboratuvarı ve Cihazın Özellikleri
- TEM için ayrı bir oda hazırlanıyor ve yalıtılıyor, cihaz yüksek gerilim kablolarıyla dolu.
- Laboratuvarda optik mikroskopla numune hazırlanıp, grid kutularında konuluyor.
- TEM için özel bir koltuk hazırlanmış çünkü ölçümler saatlerce sürebiliyor.
- 42:40TEM Kullanımının Zorlukları
- TEM'de numunenin çok ince olması gerekiyor çünkü elektronlar numune üzerinden geçip görüntüsü oluşturuyor.
- TEM laboratuvarı genellikle alt katlarda veya yerin alt kısmında bulunmalı çünkü titreşimden etkilenmemesi için.
- Kapı kapanması, ışık değişikliği veya ses gibi küçük etkiler bile görüntüyü bozabiliyor.
- 46:16TEM ve Optik Mikroskop Arasındaki Benzerlikler
- Optik mikroskop ve TEM arasında yapısal benzerlikler bulunuyor, ancak TEM daha gelişmiş bir teknoloji.
- Optik mikroskopta görüntü gözle görülebiliyor, TEM'de ise floresan ekrandan veya bilgisayardan görüntü alınabiliyor.
- TEM'de numuneye düşen elektronlar floresan ekranda görülebiliyor ve kameraya kaydedilebiliyor.
- 47:20TEM Kullanımında Dikkat Edilmesi Gerekenler
- TEM'de içeriye doğru esnek saçılan, geçen ve geri saçılan elektronlar bulunuyor.
- Numuneler çok fazla elektronlara maruz kalınca ısıtılabilir ve hatta yanabilir.
- İki saatlik bir ölçüm sonunda numune yanabilir ve görüntüleme için numune kalmaz.
- 48:14Elektron Mikroskobu Tanıtımı
- Elektron mikroskobu (TEM) korkutucu boyutlarda ve yüksek gerilim kablosuna sahip bir cihazdır.
- Cihazda elektron limit kaynağı, hızlandırma bölgesi ve çift kondenser mercek bulunur.
- Numune konulduğu bölüm yandan açılır ve rulo şeklinde yerleştirilir, numuneyi yerleştirmek için iki defa vakum yapılması gerekir.
- 49:10TEM'in Çalışma Prensibi
- TEM'de elektronlar üretilir, yoğunlaştırılır, odaklanır ve numune üzerine düşürülür.
- Görüntü ayarları yandaki nobelerden yapılır ve cihaz oldukça hassastır, ses veya hareketler görüntünün etkilenmesine neden olabilir.
- Görüntü türü (darkfield veya brightfield) kullanıcı tarafından belirlenir ve farklı alanlardan (fizik, malzeme mühendisliği, kimya, biyoloji, dişçilik) kullanıcılar kullanır.
- 50:23TEM Görüntüleri ve Kullanım Alanları
- TEM, atomik düzeyde görüntü alabilmekte ve silikon gibi malzemelerin düzlemi gibi ayrıntılı görüntüleri sunmaktadır.
- Darkfield görüntüsünde arka alanı karanlık olduğu için numuneler beyaz görünürken, brightfield'de numuneler koyu renkli ve arka alan açık görünür.
- TEM, nano boyutlarda görüntüleme yapabilmekte ve nanoteknoloji alanında demir oksit ve karbon nano tüpler gibi malzemeleri gözlemlemek için kullanılmaktadır.
- 52:47TEM'in İnceleme Alanları
- TEM, perovskytlar, süperiletkenler, ferroelektrik kristaller, polimerler gibi çeşitli malzemeleri inceleyebilmektedir.
- Ferroelektrik kristaller, kristalde kendiliğinden ortaya çıkan elektriksel kutuplanmayı gösteren malzemelerdir.
- TEM, mikrometre ya da nanometreye yakın boyutlarda görüntüleme yapabilmekte ve SEM (scanning electron microscopy) ile karşılaştırıldığında daha yüksek çözünürlüklü görüntü alabilmektedir.
- 53:43TEM Özellikleri ve Numune Hazırlama
- TEM, yüksek çözünürlüklü görüntü alabilmekte, örgü parametrelerini ve yönelimleri görebilmekte, kimyasal analiz yapabilmekte ve mikro yapı ve kusurları görüntüleyebilmektedir.
- Cihaz, Lantame exeborite kaynak kullanmakta ve CCD kameralarla sayısal görüntüler alabilmekte, neredeyse bir milyon kez büyütme yapabilmektedir.
- TEM numuneleri çok küçük olup, grid box ve grid şeklinde hazırlanır ve cımbızlar kullanılarak numune yerleştirilir.
- 55:19Numune Hazırlama Süreci
- TEM için numune hazırlama süreci oldukça karmaşıktır ve malzeme tipine göre farklı yöntemler kullanılır.
- Malzemeler elmas kesici ile kesilir, zımparalanır ve 3 mm'lik disk kesicilerle kesilir.
- Çukurlu zımparalama, asit ile inceltme, iyonla aşındırma gibi farklı numune hazırlama yöntemleri vardır ve malzeme tipine göre seçilmelidir.
- 56:58Elektron Mikroskobunda Numune Hazırlama
- Elektron mikroskobunda incelenen numune türleri iletken kayaçlar, biyolojik numuneler ve kimyasal numunelerdir.
- Numuneleri inceltip hazırladıktan sonra alüminyum stop üzerine karbon tep yapıştırılır.
- Her numune için ayrı karbon tep kullanılır, ancak alüminyum stop temizlendikten sonra tekrar tekrar kullanılabilir.
- 57:35Numune Yerleştirme ve İnceleme
- Alüminyum stoplar, hanelere girerek mikroskobun döndürülmesiyle aynı anda sekiz-on numune incelenebilir.
- Numuneler yerleştirildikten sonra hangi numunenin hangi numaralı yere konduğunu not edip, incelenmesi gereken numuneye mikroskobu getirerek inceleme yapılır.
- İletken olmayan numuneleri incelerken, numuneler altın kaplama cihazında kaplanarak iletkenlik sağlanır.
- 58:50Pratik Uygulamalar
- Konuşmacı, bir böbrek taşı numunesini altın kaplayarak EDX analizi yaparak içerisinde kalsiyum oksalat olduğunu tespit etmiştir.
- Aile üyelerinin saçlarını da altın kaplayarak saç kalınlıklarını karşılaştırmıştır.
- Bu uygulamalar, elektron mikroskoplarını öğrenmek ve kullanmak amacıyla yapılmıştır.
- 1:00:31Elektron Mikroskobu ile Yapılan Çalışmalar
- Konuşmacı, nükleer enstitüsünde bir hocasının Kapadokya civarlarında yaptığı kanserli vakalarla ilgili araştırma hakkında konuşuyor.
- Elektron mikroskobu genel kültürü geliştiriyor ve numunelerin muhabbetini dinlemek önemli, çünkü sadece analiz sonuçlarını değil, görüntülerle de çalışmak istiyor.
- Kapadokya Sarı Hıdır bölgesinde alınan numunelerde 3,73 mikrona 37 olan, 3.500 kere büyütülmüş iğne yapılar görülmüş ve bu görüntüler kanser vakalarının çok fazla olduğunu gösteriyor.
- 1:02:03Elektron Mikroskobu Görüntüleri ve Çalışmalar
- Konuşmacı, elektron mikroskobu görüntülerindeki çizikleri ve iğneleri görüntülediğini, ikinci elektron ve back scatter dedektörlü görüntüler aldığını belirtiyor.
- Kriminal bir örnekle ilgili olarak, mermi kovanlarının ölçümüyle ateş edilen mesafeyi hesapladıklarını anlatıyor.
- İnşaat mühendisliği numunesinde çimento kalitesini etkileyen iğne yapılar görüldüğünde, adx analizi yapılarak hangi malzemenin katlanmaması gerektiği öğrenilmiş.
- 1:04:51Jeolojik ve Polimer Çalışmalar
- Antakya bölgesinden alınan deniz canlıları kemikleri gibi küçük yapılar (yüz mikron) jeolojik çalışmalarda inceleniyor.
- Polimer çalışmaları için alınan görüntülerde, pimapen pencereleri kesin koyun toz halinde görünüyor ve 12 kw gerilimde 2 mikrometre nanometre boyutuna inilerek bağlar görülebiliyor.
- TEM'de alınan altın ve gümüş çekirdeklerin görüntülerinde, hole karbon üzerindeki yapılar ince detaylarla görülebiliyor.
- 1:09:44Elektron Mikroskobu Teknolojisi ve Kullanımı
- Aparture, TEM'de elektron kaynağını kapatmak için kullanılan ve ccd kamerayı yakmamak için önemli olan bir parçadır.
- Elektron mikroskobu cihazları çok pahalı olup, konuşmacıya göre en ucuz olanı bile çok pahalı, en pahalısı ise iki Ferrari fiyatına denk geliyor.
- TEM cihazını kullanabilmek için eğitim almak gerekiyor ve Türkiye'de bu cihazı kullanan kişi sayısı sınırlı, ancak eğitimlerle bu sayı artmış durumda.
- 1:13:02Yolculuk Hollanda'ya
- Konuşmacının yolu Hollanda'ya düştü.
- Hollanda'ya gitme nedeni, FI firmasının orada olmasıydı.
- Konuşmacının eğitim aldığı firma Hollanda'daydı.