Uue põlvkonna elektronmikroskoobi arengusuund
1. Suure jõudlusega väliemissioonipüstoli elektronmikroskoobid on üha populaarsemad ja neid rakendatakse. Väljaemissioonipüstoli ülekandeelektronmikroskoop võib pakkuda suure heleduse ja kõrge koherentsusega elektronvalgusallikat. Seetõttu saab aatomite paigutust ja materjalide liike põhjalikult analüüsida aatom-nanomeetri skaalal. Kesk-1990} oli Taiwanis vaid mõnikümmend üksust; nüüd on see tõusnud tuhandeteni. Praegu on meie riigis rohkem kui sada väliemissioonipüstoli ülekandeelektronmikroskoopi. Tavalised kuuma volframfilamentkiud (elektron) püstoli skaneerivad elektronmikroskoobid suudavad saavutada maksimaalselt ainult 30nm eraldusvõime; uue põlvkonna väliemissioonipüstoli skaneerivate elektronmikroskoopide eraldusvõime võib olla parem kui 1.0nm; Eraldusvõime on kuni 0,5 nm-0,4 nm. Nende hulgas võib keskkonda skaneeriva elektronmikroskoobi abil saavutada: tõelised "keskkonna" tingimused, proove saab jälgida 100-protsendilise niiskuse tingimustes; bioloogilisi proove ja mittejuhtivaid proove ei pea katma ning need võivad olla otse masinal dünaamilise vaatluse ja analüüsi jaoks; Masina kolm kasutust". Kolm töörežiimi: kõrgvaakum, madalvaakum ja "keskkond".
2. Tuleks teha jõupingutusi uue põlvkonna monokromaatorite ja sfäärilise aberratsiooni korrigeerijate väljatöötamiseks, et veelgi parandada elektronmikroskoopide lahutusvõimet. Sfäärilise aberratsiooni koefitsient: tavapärase ülekandeelektronmikroskoobi sfäärilise aberratsiooni koefitsient Cs on umbes mm; praeguse ülekande elektronmikroskoobi sfäärilise aberratsiooni koefitsient on vähendatud Cs-ni<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. Elektronmikroskoobi analüüs liigub arvutistamise ja võrkude loomise suunas. Instrumentide ja seadmete osas on skaneeriva elektronmikroskoobi praegune operatsioonisüsteem kasutanud uhiuut tööliidest. Elektronmikroskoobi läätse silindri ja elektriliste osade juhtimiseks ning automaatseks mäluks ja erinevate parameetrite reguleerimiseks piisab kasutajal vaid hiire vajutamisest. Erinevate piirkondade vahel saab võrgusüsteemi kaudu läbi viia demonstratsioone, nagu proovide liigutamine, pildistamisrežiimide muutmine ja elektronmikroskoobi parameetrite reguleerimine. Elektronmikroskoobi kaugjuhtimispuldi realiseerimiseks.
4. Elektronmikroskoobi oluline rakendus nanomaterjalide uurimisel. Kuna elektronmikroskoobi analüüsi täpsus on lähedane aatomiskaalale, ei saa väljaemissioonipüstoli ülekandeelektronmikroskoobi ja 0,13 nm läbimõõduga elektronkiire abil koguda ainult ühe Z-kontrastsusega kujutist. aatomit, vaid koguvad ka ühe aatomi kaduspektri elektronenergiat. See tähendab, et elektronmikroskoop suudab samaaegselt saada aatomi skaalal materjalide aatomi- ja elektroonilise struktuuri teavet. Üksikute aatomikujutiste vaatlemine proovides on alati olnud teadusringkondade pikaajaline tegevus. Aatomi läbimõõt on umbes 2-3mm 10 miljondiks. Seetõttu on iga aatomi asukoha eristamiseks vaja umbes 0,1 nm eraldusvõimega elektronmikroskoopi, mida tuleb suurendada umbes 10 miljonit korda. Ennustatakse, et kui materjali skaala taandatakse nanoskaalale, võivad materjali optilised, elektrilised ja muud füüsikalised ja mehaanilised omadused olla ainulaadsed. Seetõttu on nanomaterjalide, nagu nanoosakeste, nanotorude ja nanojuhtmete valmistamine, samuti nende struktuuride ja omaduste vaheliste seoste uurimine muutunud uurimistööks, millele inimesed on pööranud suurt tähelepanu. Kasutades elektronmikroskoobi, üldiselt ülikõrge vaakumvälja emissioonipüstoliga üle 200 KV transmissioonielektronmikroskoobiga, saab jälgida nanofaaside ja nanojuhtmete kõrglahutusega elektronmikroskoobi kujutisi, elektronide difraktsioonimustreid ja nanomaterjalide elektronenergia kadude spektreid. Näiteks vaadeldi elektronmikroskoobis süsinik-nanotorusid siseläbimõõduga 0,4 nm, Si-CN nanovardaid ja Li-legeeritud Si pooljuht-nanotraate. Biomeditsiini valdkonnas on nanokolloidse kulla tehnoloogia, nano-seleeni tervishoiukapslid, nanotasandi organellide struktuurid ja nanorobotid, mis võivad olla sama väikesed kui bakterid, jälgivad vere kontsentratsiooni veresoontes ja eemaldavad veres trombe. võib öelda, et laevad on kõik uuringud. Tööriista elektronmikroskoobist lahutamatu. Lühidalt: SEM ja TEM muutuvad materjaliteaduses, eriti nanotehnoloogias, üha olulisemaks. Stabiilsuse ja töövõime paranemine muudab elektronmikroskoobi mitte enam väheste ekspertide kasutatavaks instrumendiks, vaid populaarseks tööriistaks; kõrgem eraldusvõime on endiselt elektronmikroskoobi arendamise kõige olulisem suund; skaneeriva elektronmikroskoobi ja transmissioonielektronmikroskoobi rakendus on muutunud iseloomustamisest ja analüüs on arenenud in situ katseteks ja nano-nähtavaks töötlemiseks; Fokuseeritud ioonkiirt (FIB) on üha enam kasutatud nanomaterjalide teadusuuringutes; Kõige võimsam tööriist nanoprototüüpimiseks; korrigeeriva STEM-i (Titan) eesmärk: 3D-struktuuri iseloomustus 0,5Å eraldusvõimega 2008. aastal.
5. Krüoelektronmikroskoopia ja kolmemõõtmeline rekonstrueerimistehnoloogia on bioelektronmikroskoopia praegusteks uurimispunktideks. Krüoelektronmikroskoopia tehnoloogia ja kolmemõõtmeline rekonstrueerimistehnoloogia on bioelektronmikroskoopia praegused uurimispunktid. Peamiselt käsitletakse krüoelektronmikroskoopia (mis hõlmab ka krüoelektronmikroskoopia rakendamist vedela heeliumi külmetapil) ja arvuti kolmemõõtmelise kujutise rekonstrueerimise tehnoloogia kasutamist makromolekulide ja nende komplekside bioloogilise Kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks. Näiteks krüoelektronmikroskoopia kasutamine viiruste kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks ja membraanivalkude kahemõõtmeliste kristallide kasvatamine ühekihilistel lipiidmembraanidel ning nende elektronmikroskoobiga vaatlemine ja analüüs. Struktuuribioloogia on tänapäeval äratanud inimestes suurt tähelepanu, sest bioloogilist maailma süsteemsest vaatenurgast vaadates on sellel erinevad hierarhilised struktuurid: indiviid ® organ ® kude ® rakk ® biomakromolekul. Kuigi biomakromolekulid on kõige madalamal tasemel, määravad need kõrgetasemeliste süsteemide erinevused. Kolmemõõtmeline struktuur määrab funktsiooni. Rakenduse aluseks on struktuur: ravimite väljatöötamine, geneetiline modifitseerimine, vaktsiinide uurimine ja arendus, kunstlik valkude konstrueerimine jne. Mõned inimesed ennustavad, et läbimurded struktuuribioloogias toovad bioloogias kaasa revolutsioonilisi muutusi. Elektronmikroskoopia on üks olulisemaid struktuuri määramise vahendeid. Madala temperatuuriga elektronmikroskoopia eelised on järgmised: proov on vett sisaldavas olekus ja molekulid on looduslikus olekus; kuna proov on kiirgusest kahjustatud, tuleb vaatluseks kasutada madala doosi tehnikat; vaatlustemperatuur on madal, mis suurendab proovi kiirguskindlust; Proove saab erinevates olekutes külmutada, et jälgida molekulaarstruktuuride muutusi. Nende tehnikate abil on erinevate bioloogiliste proovide vaatlus- ja analüüsitulemused tegelikule olekule lähemal.
6. Suure jõudlusega CCD-kaamerad muutuvad üha populaarsemaks. Elektronmikroskoopides kasutatavate CCD-de eelised on kõrge tundlikkus, madal müratase ja kõrge signaali-müra suhe. Sama piksli all on CCD-kujutisel sageli hea läbipaistvus ja teravus ning värvide taasesituse ja särituse saab garanteerida põhimõtteliselt täpseks. Kaamera pildi eraldusvõime/eraldusvõime on see, kui palju piksleid me sageli ütleme. Praktilistes rakendustes on kaamera Mida kõrgemad on pikslid, seda parem on jäädvustatud pildi kvaliteet. Sama pildi puhul, mida kõrgemad pikslid, seda tugevam on pilti analüüsida, kuid salvestatavate andmete hulk on palju suurem, seega on salvestusseadme nõuded palju suuremad. Tänapäevases TEM-valdkonnas on äsja väljatöötatud tooted täielikult arvutiga juhitavad ning pildi saamist lõpetab fotofilmi asemel kõrglahutusega CCD-kaamera. Digitehnoloogia suundumus viib TEM-rakenduse ja isegi kogu laboritöö revolutsiooni kõigist aspektidest. Eriti pilditöötlustarkvara osas on paljud asjad, mida varem võimatuks peeti, reaalsuseks saamas.
