Utviklingstrend for ny generasjon elektronmikroskop
1. Elektronmikroskoper med feltemisjonspistoler med høy ytelse blir stadig mer populære og brukt. Feltutslippspistolens transmisjonselektronmikroskop kan gi høy lysstyrke og høy koherens elektronlyskilde. Derfor kan atomarrangementet og materialtypene analyseres omfattende på atom-nanometerskalaen. I midten-1990 var det bare noen få dusin enheter i Taiwan; nå har det steget til tusenvis. For tiden er det mer enn hundre feltemisjonspistoltransmisjonselektronmikroskoper i vårt land. Konvensjonelle skannerelektronmikroskoper med varm wolframfilament (elektron) kan bare oppnå en oppløsning på 3.0nm på det høyeste; den nye generasjonen av skannerelektronmikroskoper med feltemisjonspistoler kan ha en oppløsning bedre enn 1.0nm; Oppløsningen er så høy som 0.5nm-0.4nm. Blant dem kan miljøskanningselektronmikroskopet oppnå: ekte "miljømessige" forhold, prøver kan observeres under 100 prosent fuktighetsforhold; biologiske prøver og ikke-ledende prøver trenger ikke å belegges, og kan være direkte på maskinen for dynamisk observasjon og analyse; Tre bruksområder for maskinen". Tre arbeidsmoduser med høyt vakuum, lavt vakuum og "omgivende".
2. Det bør gjøres innsats for å utvikle en ny generasjon monokromatorer og sfæriske aberrasjonskorrigerere for å forbedre oppløsningen til elektronmikroskop ytterligere. Sfærisk aberrasjonskoeffisient: den sfæriske aberrasjonskoeffisienten Cs til det konvensjonelle transmisjonselektronmikroskopet er ca. mm; den sfæriske aberrasjonskoeffisienten til strømtransmisjonselektronmikroskopet er redusert til Cs<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. Elektronmikroskopanalyse beveger seg mot databehandling og nettverksbygging. Når det gjelder instrumenter og utstyr, har det nåværende operativsystemet til skanningselektronmikroskopet brukt et helt nytt operasjonsgrensesnitt. Brukeren trenger bare å trykke på musen for å realisere kontrollen av elektronmikroskopets linsehylse og elektriske deler, samt automatisk minne og justering av ulike parametere. Mellom ulike regioner kan demonstrasjoner som flytting av prøver, endring av bildemodus og justering av elektronmikroskopparametere utføres gjennom nettverkssystemet. For å realisere fjernkontrollen til elektronmikroskopet.
4. Den viktige anvendelsen av elektronmikroskop i studiet av nanomaterialer. Siden analysenøyaktigheten til elektronmikroskopet er nær atomskalaen, kan bruk av et feltemisjonspistoltransmisjonselektronmikroskop og en elektronstråle med en diameter på 0.13nm ikke bare samle Z-kontrastbildet til et enkelt atom, men samler også elektronenergien til et enkelt atomtapsspektrum. Det vil si at elektronmikroskopet kan samtidig innhente atom- og elektronisk strukturinformasjon til materialer på atomskala. Å observere individuelle atombilder i prøver har alltid vært en langsiktig streben for det vitenskapelige samfunnet. Diameteren til et atom er omtrent 2-3mm i 10 milliondeler. Derfor, for å skille posisjonen til hvert atom, kreves det et elektronmikroskop med en oppløsning på omtrent 0.1nm, og det må forstørres omtrent 10 million ganger. Det er spådd at når skalaen til materialet reduseres til nanoskalaen, kan de optiske, elektriske og andre fysiske og mekaniske egenskapene til materialet være unike. Derfor har fremstillingen av nanomaterialer som nanopartikler, nanorør og nanotråder, samt forskningen på forholdet mellom deres strukturer og egenskaper blitt et forskningshotspot som folk har fulgt nøye med. Ved å bruke et elektronmikroskop, vanligvis på et transmisjonselektronmikroskop med en ultrahøyvakuumfeltemisjonspistol over 200KV, kan høyoppløselige elektronmikroskopbilder av nanofaser og nanotråder, elektrondiffraksjonsmønstre og elektronenergitapsspektra av nanomaterialer observeres. For eksempel ble karbon nanorør med en indre diameter på 0,4 nm, Si-CN nanorods og Li-dopet Si halvleder nanotråder observert på elektronmikroskopet. Innen biomedisin, nano-kolloidal gullteknologi, nano-selen helsevesenskapsler, organellstrukturer på nanonivå og nanoroboter som kan være så små som bakterier, overvåker blodkonsentrasjoner i blodårene og fjerner blodpropp i blodet fartøy kan sies å være alle undersøkelser. Uatskillelig fra verktøyets elektronmikroskop. Kort sagt: SEM og TEM blir viktigere og viktigere innen materialvitenskap, spesielt nanoteknologi. Forbedringen av stabilitet og operabilitet gjør at elektronmikroskopet ikke lenger er et instrument som brukes av noen få eksperter, men et populært verktøy; høyere oppløsning er fortsatt den viktigste retningen for utviklingen av elektronmikroskopet; bruken av skanningselektronmikroskop og transmisjonselektronmikroskop har endret seg fra karakterisering og analyse har utviklet seg til in-situ eksperimenter og nano-synlig prosessering; Fokusert ionestråle (FIB) har blitt brukt mer og mer i vitenskapelig forskning av nanomaterialer; Det kraftigste verktøyet for nanoprototyping; målet med korrigerende STEM (Titan): 3D-strukturkarakterisering ved 0,5Å oppløsning i 2008.
5. Kryo-elektronmikroskopi og tredimensjonal rekonstruksjonsteknologi er de aktuelle forskningshotspotene innen bioelektronmikroskopi. Kryo-elektronmikroskopiteknologi og tredimensjonal rekonstruksjonsteknologi er aktuelle forskningshotspots innen bioelektronmikroskopi. Den diskuterer hovedsakelig bruken av kryo-elektronmikroskopi (som også inkluderer anvendelse av kryo-elektronmikroskopi på et flytende helium kaldt stadium) og datamaskin tredimensjonal bilderekonstruksjonsteknologi for å bestemme biologisk tredimensjonal struktur av makromolekyler og deres komplekser. Slik som bruken av kryo-elektronmikroskopi for å bestemme den tredimensjonale strukturen til virus og veksten av todimensjonale krystaller av membranproteiner på monolags lipidmembraner og deres elektronmikroskopobservasjon og -analyse. Strukturell biologi har vakt folks høye oppmerksomhet i dag, fordi ser på den biologiske verden fra et systemisk synspunkt, har den forskjellige hierarkiske strukturer: individuelle ® organ ® vev ® celle ® biomakromolekyl. Selv om biomakromolekyler er på det laveste nivået, bestemmer de forskjellene mellom høynivåsystemer. Tredimensjonal struktur bestemmer funksjon. Struktur er grunnlaget for anvendelsen: medikamentdesign, genetisk modifikasjon, vaksineforskning og utvikling, kunstig proteinkonstruksjon, etc. Noen mennesker spår at gjennombrudd i strukturbiologien vil bringe revolusjonerende endringer i biologien. Elektronmikroskopi er en av de viktige metodene for strukturbestemmelse. Fordelene med lavtemperatur elektronmikroskopi er: prøven er i vannholdig tilstand, og molekylene er i naturlig tilstand; fordi prøven er skadet av stråling, må lavdoseteknikk brukes for observasjon; observasjonstemperaturen er lav, noe som øker strålingsmotstanden til prøven; Prøver kan fryses i forskjellige tilstander for å observere endringer i molekylære strukturer. Gjennom disse teknikkene er observasjons- og analyseresultatene av ulike biologiske prøver nærmere den virkelige tilstanden.
6. Høyytelses CCD-kameraer blir mer og mer populære. Fordelene med CCD-er som brukes i elektronmikroskoper er høy følsomhet, lav støy og høyt signal-til-støy-forhold. Under samme piksel har CCD-avbildning ofte god gjennomsiktighet og skarphet, og fargegjengivelse og eksponering kan garantert være i utgangspunktet nøyaktig. Bildeoppløsningen/oppløsningen til kameraet er hvor mange piksler vi ofte sier. I praktiske applikasjoner, kameraet Jo høyere piksler, desto bedre er kvaliteten på bildet. For det samme bildet, jo høyere piksler, desto sterkere er evnen til å analysere bildet, men mengden data det registrerer vil være mye større, så kravene til lagringsenhet er mye høyere. I dagens TEM-felt er de nyutviklede produktene fullstendig datastyrte, og bildeopptaket fullføres av et høyoppløselig CCD-kamera i stedet for en fotografisk film. Trenden med digital teknologi driver revolusjonen innen TEM-applikasjoner og til og med hele laboratoriearbeidet fra alle aspekter. Spesielt når det gjelder bildebehandlingsprogramvare, er mange ting som tidligere ble ansett som umulige i ferd med å bli en realitet.
