Yeni Nesil Elektron Mikroskobu Geliştirme Trendi
1. Yüksek performanslı alan emisyonlu tabanca elektron mikroskopları giderek daha popüler hale geliyor ve uygulanıyor. Alan emisyonlu tabanca transmisyon elektron mikroskobu, yüksek parlaklık ve yüksek tutarlılık elektron ışık kaynağı sağlayabilir. Bu nedenle, atomik düzenleme ve malzemelerin türleri, atomik-nanometre ölçeğinde kapsamlı bir şekilde analiz edilebilir. Orta-1990larda, Tayvan'da yalnızca birkaç düzine birim vardı; şimdi binlere ulaştı. Şu anda ülkemizde yüzden fazla alan emisyonlu tabanca geçirimli elektron mikroskobu bulunmaktadır. Geleneksel sıcak tungsten filaman (elektron) tabanca taramalı elektron mikroskopları en yüksekte yalnızca 3.0nm çözünürlüğe ulaşabilir; yeni nesil alan emisyonlu tabanca taramalı elektron mikroskoplarının çözünürlüğü 1.0nm'den daha iyi olabilir; Çözünürlük 0.5nm-0.4nm kadar yüksektir. Bunlar arasında çevresel taramalı elektron mikroskobu şunları sağlayabilir: gerçek "çevresel" koşullar, numuneler yüzde 100 nem koşullarında gözlemlenebilir; biyolojik numuneler ve iletken olmayan numunelerin kaplanması gerekmez ve dinamik gözlem ve analiz için doğrudan makine üzerinde olabilir; Makinenin üç kullanımı". Yüksek vakum, düşük vakum ve "ortam" olmak üzere üç çalışma modu.
2. Elektron mikroskoplarının çözünürlüğünü daha da iyileştirmek için yeni nesil monokromatörler ve küresel sapma düzelticiler geliştirmek için çaba gösterilmelidir. Küresel sapma katsayısı: geleneksel transmisyon elektron mikroskobunun küresel sapma katsayısı Cs yaklaşık mm'dir; mevcut transmisyon elektron mikroskobunun küresel sapma katsayısı Cs'ye düşürüldü<0.05mm. Chromatic aberration coefficient: the chromatic aberration coefficient of the conventional transmission electron microscope is about 0.7; The chromatic aberration coefficient of the TEM has been reduced to 0.1. Field emission transmission electron microscopy, STEM technology, and energy filtering electron microscopy have become analytical means and tools for material science research, and even biomedicine. The spherical aberration corrector of the objective lens improves the resolution of the field emission transmission electron microscope to the information resolution. That is, it improves from 0.19nm to 0.12nm or even less than 0.1nm. Using a monochromator, the energy resolution will be less than 0.1eV. But the beam current of the monochromator is only about one tenth of that without a monochromator. Therefore, while using a monochromator , but also to consider the reduction of the beam current of the monochromator. While the spherical aberration corrector of the condenser improves the resolution of STEM to less than 0.1nm, the spherical aberration corrector of the condenser increases the beam current by at least 10 times, which is very beneficial to improve the spatial resolution. While correcting the spherical aberration, the chromatic aberration increases by about 30%. Therefore, while correcting the spherical aberration, the chromatic aberration should also be considered.
3. Elektron mikroskobu analizi, bilgisayarlaşma ve ağ oluşturmaya doğru ilerliyor. Alet ve ekipman açısından, taramalı elektron mikroskobunun mevcut işletim sistemi yepyeni bir işletim arayüzü kullanmıştır. Kullanıcının, elektron mikroskobu mercek çerçevesi ve elektrikli parçalarının kontrolünü ve ayrıca çeşitli parametrelerin otomatik hafızasını ve ayarını gerçekleştirmek için fareye basması yeterlidir. Farklı bölgeler arasında, ağ sistemi üzerinden örneklerin taşınması, görüntüleme modlarının değiştirilmesi ve elektron mikroskobu parametrelerinin ayarlanması gibi gösterimler gerçekleştirilebilir. Elektron mikroskobunun uzaktan kontrolünü gerçekleştirmek için.
4. Nanomalzemelerin incelenmesinde elektron mikroskobunun önemli uygulaması. Elektron mikroskobunun analiz doğruluğu atomik ölçeğe yakın olduğundan, alan emisyonlu tabancalı transmisyon elektron mikroskobu ve 0.13nm çapında bir elektron ışını kullanmak, yalnızca tek bir Z-kontrast görüntüsünü toplayamaz. atom, aynı zamanda tek bir atom kayıp spektrumunun elektron enerjisini de toplar. Yani elektron mikroskobu, atomik ölçekte malzemelerin atomik ve elektronik yapı bilgilerini aynı anda elde edebilir. Numunelerde bireysel atomik görüntüleri gözlemlemek, bilim camiasının her zaman uzun vadeli bir arayışı olmuştur. Bir atomun çapı yaklaşık 2-3mm/10 milyondadır. Bu nedenle, her bir atomun konumunu ayırt etmek için, yaklaşık 0.1 nm çözünürlüğe sahip bir elektron mikroskobu gereklidir ve yaklaşık 10 milyon kat büyütülmelidir. Malzemenin ölçeği nano ölçeğe düşürüldüğünde, malzemenin optik, elektriksel ve diğer fiziksel ve mekanik özelliklerinin benzersiz olabileceği tahmin edilmektedir. Bu nedenle, nanopartiküller, nanotüpler ve nanoteller gibi nanomalzemelerin hazırlanması ve bunların yapıları ve özellikleri arasındaki ilişkilerin araştırılması, insanların yakından ilgilendiği bir araştırma noktası haline geldi. Bir elektron mikroskobu kullanılarak, genellikle 200KV'nin üzerinde ultra yüksek vakum alan emisyon tabancasına sahip bir transmisyon elektron mikroskobu üzerinde, nanofazların ve nanotellerin yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu görüntüleri, elektron kırınım modelleri ve nanomalzemelerin elektron enerji kaybı spektrumları gözlemlenebilir. Örneğin, elektron mikroskobunda iç çapı 0,4 nm olan karbon nanotüpler, Si-CN nanoçubuklar ve Li-katkılı Si yarı iletken nanoteller gözlemlendi. Biyotıp alanında, nano-kolloidal altın teknolojisi, nano-selenyum sağlık kapsülleri, nano düzeyde organel yapıları ve bakteri kadar küçük olabilen nano-robotlar, kan damarlarındaki kan konsantrasyonlarını izleyen ve kandaki kan pıhtılarını gideren nano-robotlar kapların tümünün araştırıldığı söylenebilir. Alet elektron mikroskobundan ayrılamaz. Kısacası: SEM ve TEM, malzeme biliminde, özellikle nanoteknolojide giderek daha fazla önem kazanıyor. Stabilite ve çalışabilirliğin iyileştirilmesi, elektron mikroskobunu artık birkaç uzman tarafından kullanılan bir araç değil, popüler bir araç haline getiriyor; daha yüksek çözünürlük, elektron mikroskobunun gelişimi için hala en önemli yöndür; taramalı elektron mikroskobu ve transmisyon elektron mikroskobunun uygulanması, karakterizasyondan değişti ve Analiz, yerinde deneylere ve nano-görünür işlemeye doğru gelişti; Odaklanmış iyon ışını (FIB), nano malzemelerin bilimsel araştırmalarında giderek daha fazla kullanılmaktadır; Nanoprototipleme için en güçlü araç; düzeltici STEM'in (Titan) hedefi: 2008'de 0,5Å çözünürlükte 3D yapı karakterizasyonu.
5. Kriyo-elektron mikroskobu ve üç boyutlu rekonstrüksiyon teknolojisi, biyoelektron mikroskobundaki güncel araştırma noktalarıdır. Kriyo-elektron mikroskobu teknolojisi ve üç boyutlu rekonstrüksiyon teknolojisi, biyo-elektron mikroskobundaki güncel araştırma noktalarıdır. Makromoleküllerin ve bunların komplekslerinin biyolojik Üç boyutlu yapısını belirlemek için esas olarak kriyo-elektron mikroskobunun (sıvı helyum soğuk aşamasında kriyo-elektron mikroskobunun uygulanmasını da içerir) ve bilgisayar üç boyutlu görüntü yeniden yapılandırma teknolojisinin kullanımını tartışır. Virüslerin üç boyutlu yapısını belirlemek için kriyo-elektron mikroskobunun kullanılması ve tek katmanlı lipit zarlar üzerinde iki boyutlu zar protein kristallerinin büyümesi ve bunların elektron mikroskobu gözlemi ve analizi gibi. Yapısal biyoloji, günümüzde insanların yüksek ilgisini çekmiştir, çünkü biyolojik dünyaya sistemik bir bakış açısıyla bakıldığında, farklı hiyerarşik yapılara sahiptir: bireysel ® organ ® doku ® hücre ® biyomakromolekül. Biyomakromoleküller en alt seviyede olmalarına rağmen üst seviye sistemler arasındaki farkları belirlerler. Üç boyutlu yapı işlevi belirler. Yapı, uygulamanın temelidir: ilaç tasarımı, genetik modifikasyon, aşı araştırma ve geliştirme, yapay protein yapımı vb. Elektron mikroskobu, yapı belirlemenin önemli araçlarından biridir. Düşük sıcaklıktaki elektron mikroskobunun avantajları şunlardır: numune su içeren bir durumdadır ve moleküller doğal bir durumdadır; numune radyasyondan zarar gördüğünden, gözlem için düşük doz tekniği kullanılmalıdır; gözlem sıcaklığı düşüktür, bu da numunenin radyasyon direncini arttırır; Moleküler yapılardaki değişiklikleri gözlemlemek için numuneler farklı durumlarda dondurulabilir. Bu teknikler sayesinde, çeşitli biyolojik örneklerin gözlem ve analiz sonuçları gerçek duruma daha yakındır.
6. Yüksek performanslı CCD kameralar giderek daha popüler hale geliyor. Elektron mikroskoplarında kullanılan CCD'lerin avantajları, yüksek hassasiyet, düşük gürültü ve yüksek sinyal-gürültü oranıdır. Aynı piksel altında, CCD görüntüleme genellikle iyi bir şeffaflığa ve keskinliğe sahiptir ve renk üretimi ve pozlamanın temel olarak doğru olduğu garanti edilebilir. Kameranın görüntü çözünürlüğü/çözünürlüğü, genellikle kaç piksel olduğunu söyleriz. Pratik uygulamalarda, kamera Pikseller ne kadar yüksek olursa, yakalanan görüntünün kalitesi o kadar iyi olur. Aynı resim için, pikseller ne kadar yüksekse, görüntüyü analiz etme yeteneği o kadar güçlüdür, ancak kaydettiği veri miktarı çok daha fazla olacaktır, bu nedenle depolama aygıtı gereksinimleri çok daha yüksektir. Günümüz TEM alanında yeni geliştirilen ürünler tamamen bilgisayar kontrollü olup, görüntü alımı fotoğraf filmi yerine yüksek çözünürlüklü CCD kamera ile tamamlanmaktadır. Dijital teknolojinin trendi, TEM uygulamasının ve hatta tüm laboratuvar çalışmasının devrimini her yönüyle yönlendiriyor. Özellikle görüntü işleme yazılımları açısından geçmişte imkansız denilen birçok şey gerçek oluyor.
