Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage.
"TEM, transmisse elektronen microscoop" is de 7e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.
Hier vind je de goede antwoorden en de puntentelling.
Kom je er zelf niet uit? Dan kun je hieronder je vraag stellen.
Uitleg bij "TEM, transmisse elektronen microscoop"
Probeer altijd eerst zelf de opgave te maken en gebruik de uitleg alleen als je er zelf niet uitkomt. Als je ook na deze uitleg nog vragen hebt dan kun je deze helemaal onderaan deze pagina stellen.
Vraag 37
De versnelspanning (U in de formule) is de spanning waarmee de deeltjes hun snelheid krijgen. De golflengte (λB in de formule) is een eigenschap die typisch hoort bij golven. Iets wat zowel deeltje als golf is, zoals een elektron in dit voorbeeld, wordt ook wel 'duaal' genoemd. Het deeltjeskarakter en het golfkarakter van het elektron zijn hier in één formule verenigd.
In de opgave staat dat d = 2π·Δx. Hieruit volgt voor de onbepaaldheid van de plaats Δx = d / 2π. Wanneer we dit invullen in de onbepaaldheidsrelatie van Heisenberg vinden we
(d / 2π) · Δp ≥ h / 4π
d · Δp ≥ h/2
Uit de formule van de Broglie volgt voor de impuls p = h/λ. Wanneer de dit invullen voor Δp vinden we
d · h/λ ≥ h/2
d ≥ λ/2
Vraag 39
Volgens de tekst in de opgave moet de theoretische ondergrens één 50ste van de grootte van een virus zelf zijn. Dit betekent dat d gelijk moet zijn aan 20 nm / 50 = 0,40 nm. Volgens het criterium van Abbe (d ≥ λ/2) betekent dit dat de golflengte gelijk moet zijn aan 2 · 0,40 = 0,80 nm. Voor de brogliegolflengte van de elektronen staat in de opgave de formule λB = 1,226/√U. Hieruit volgt voor de benodigde versnelspanning
U = (1,226/ λB)2
Invullen van λB = 0,80 nm (in nanometers!) geeft
U = (1,226/0,80)2 = 2,3486 V
Afgerond is dit een versnelspanning van 2,3V.
Vraag 40
In figuur 5 kun je aflezen dat negatieve waarden van B aan de linkerkant zitten. In figuur 4 is te zien dat de elektronen die van boven naar beneden bewegen en de magnetische lens aan de linkerkant passeren een klein beetje naar rechts worden afgebogen (naar het midden). Dit wordt veroorzaakt door de lorentzkracht die de bewegende elektronen in het magneetveld ondervinden. Hiervoor geldt de linkerhandregel. De elektronen bewegen in figuur 4 van boven naar beneden. Omdat de elektronen negatief geladen zijn betekent dit dat de stroomrichting (I) naar boven gericht is. Als je de gestrekte vingers van je linkerhand naar boven laat wijzen (I) en je duim naar recht laat wijzen (FL), wijst je handpalm naar het papier. De magnetische veldlijnen (B) vang je op in de palm van je linkerhand dus dit betekent dat de magnetische veldlijnen aan de linkerkant van de lens de tekening uit wijzen. Negatieve waarde van B betekent in deze situatie dus een richting de tekening uit.
In figuur 4 is te zien dat elektronen die meer naar de rand door de lens gaan meer afgebogen moeten worden dan de elektronen die meer naar het midden door de lens bewegen. De elektronen die recht door het midden gaan hoeven zelfs helemaal niet afgebogen te worden. Dit betekent dat aan de randen een sterk magneetveld nodig is en in het midden geen magneetveld.
Vraag 41
De grootte van de lorentzkracht op een bewegend geladen deeltje kun je uitrekenen met de formule (zie BINAS tabel 35-D3)
FL = B·q·v
De grootste versnelling en kracht ondervinden de elektronen die het meeste afgebogen worden dus waar het magneetveld B het grootst is. Dit is aan de randen van de lens. In de grafiek in figuur 5 kun je aflezen dat de sterkte van het magneetveld aan de rand 0,12 T bedraagt. De lading van het elektron (q) vinden we in BINAS tabel 7A (elementair ladingsquantum): 1,6022·10-19 C. Invullen met de in de opgave gegeven snelheid geeft
FL = 0,12 · 1,6022·10-19 · 9,2·105 = 1,7688·10-14 N
De versnelling die de elektronen ondergaan bij het afbuigen kun je uitrekenen met de 2e wet van Newton (F=m·a). Met een elektronmassa van 9,1094·10-31 kg (BINAS tabel 7A) vind je dan
a = F/m = 1,7688·10-14 / 9,1094·10-31 = 1,9418·1016 ms-2
Afgerond is dit een versnelling van 1,9·1016 ms-2.
Vraag 42
In de tekst is te lezen dat het in dunne plakjes gesneden preparaat van zichzelf de elektronen doorlaat. Om ervoor te zorgen dat er toch structuren te zien zijn worden er metalen aan het preparaat toegevoegd die zich hechten op de te onderzoeken structuren. Deze metalen absorberen de elektronen wel zodat ze onderscheiden kunnen worden van de rest van het preparaat en er contrast ontstaat in de TEM-opname. Correct antwoord is dus
zeer dun plakje: veel doorlating aangehecht metaal: weining doorlating
Vraag 43
De magnetische lens zoals in figuur 4 maakt van de elektronenbundel een convergerende bundel die samenkomt bij het te onderzoeken preparaat. Om hiervan een beeld te maken moeten de elektronenbundel weer sterk divergent gemaakt worden zodat op het fluorescerend scherm een vergroot beeld zal ontstaan.
Vraag over "TEM, transmisse elektronen microscoop"?
Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers
Sorry
: (
Als je een vraag wil stellen moet je eerst inloggen.
Eerder gestelde vragen | TEM, transmisse elektronen microscoop
Op maandag 26 mrt 2018 om 16:16 is de volgende vraag gesteld Ik ben vanaf d≥ golflengte/2 gaan werken. Ik heb d voluitgeschreven in 2pi en deltax.
Vervolgens ben ik gaan werken onbepaaldsheidsrelatie van Heisenberg. Is dit ook goed?
Erik van Munster reageerde op maandag 26 mrt 2018 om 16:21 Als je goed uitkomt op de formulie die je moet hebben is dit prima. Meestal kun je bij opgaven waarbij je iets moet afleiden meerdere manieren gebruiken. Het hoeft niet perse de manier van het antwoordmodel te zijn.
