Jaunās paaudzes elektronu mikroskopa attīstības tendence
1. Augstas veiktspējas lauka emisijas lielgabala elektronu mikroskopi kļūst arvien populārāki un tiek izmantoti. Lauka emisijas pistoles pārraides elektronu mikroskops var nodrošināt augstu spilgtumu un augstas koherences elektronu gaismas avotu. Tāpēc atomu izvietojumu un materiālu veidus var vispusīgi analizēt atomu nanometru skalā. Vidū-1990 Taivānā bija tikai daži desmiti vienību; tagad tas ir pieaudzis līdz tūkstošiem. Pašlaik mūsu valstī ir vairāk nekā simts lauka emisijas lielgabalu pārraides elektronu mikroskopu. Parastie karstā volframa kvēldiega (elektronu) pistoles skenēšanas elektronu mikroskopi var sasniegt tikai 30nm augstāko izšķirtspēju; jaunās paaudzes lauka emisijas pistoles skenējošo elektronu mikroskopu izšķirtspēja var būt labāka par 1.{7}}nm; Izšķirtspēja ir pat 0.5nm-0.4nm. Tostarp vides skenēšanas elektronu mikroskops var sasniegt: reālus "vides" apstākļus, paraugus var novērot 100 procentu mitruma apstākļos; bioloģiskie paraugi un nevadoši paraugi nav jāpārklāj, un tie var būt tieši uz iekārtas dinamiskai novērošanai un analīzei; Trīs mašīnas izmantošanas veidi". Trīs darba režīmi - augsts vakuums, zems vakuums un "apkārtējā vide".
2. Jāpieliek pūles, lai izstrādātu jaunas paaudzes monohromatorus un sfērisko aberāciju korektorus, lai vēl vairāk uzlabotu elektronu mikroskopu izšķirtspēju. Sfēriskās aberācijas koeficients: parastā transmisijas elektronu mikroskopa sfēriskās aberācijas koeficients Cs ir aptuveni mm; strāvas caurlaidības elektronu mikroskopa sfēriskās aberācijas koeficients ir samazināts līdz 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. Elektronu mikroskopa analīze virzās uz datorizāciju un tīklu veidošanu. Attiecībā uz instrumentiem un aprīkojumu pašreizējā skenējošā elektronu mikroskopa operētājsistēmā ir izmantota pavisam jauna darbības saskarne. Lietotājam atliek tikai nospiest peli, lai realizētu elektronu mikroskopa lēcas cilindra un elektrisko daļu vadību, kā arī automātisko atmiņu un dažādu parametru regulēšanu. Starp dažādiem reģioniem, izmantojot tīkla sistēmu, var veikt demonstrācijas, piemēram, paraugu pārvietošanu, attēlveidošanas režīmu mainīšanu un elektronu mikroskopa parametru pielāgošanu. Lai realizētu elektronu mikroskopa tālvadības pulti.
4. Elektronu mikroskopa svarīgais pielietojums nanomateriālu izpētē. Tā kā elektronu mikroskopa analīzes precizitāte ir tuvu atomu skalai, izmantojot lauka emisijas pistoles transmisijas elektronu mikroskopu un elektronu staru ar diametru 0,13 nm, var ne tikai savākt viena Z-kontrasta attēlu. atomu, bet arī savāc viena atoma zudumu spektra elektronu enerģiju. Tas ir, elektronu mikroskops var vienlaikus iegūt informāciju par materiālu atomu un elektronisko struktūru atomu mērogā. Atsevišķu atomu attēlu novērošana paraugos vienmēr ir bijusi zinātnieku kopienas ilgtermiņa darbība. Atoma diametrs ir aptuveni 2-3mm 10 miljondaļās. Tāpēc, lai atšķirtu katra atoma pozīciju, ir nepieciešams elektronu mikroskops ar izšķirtspēju aptuveni 0,1 nm, un tas jāpalielina aptuveni 10 miljonu reižu. Tiek prognozēts, ka, samazinot materiāla mērogu līdz nanomērogam, materiāla optiskās, elektriskās un citas fizikālās un mehāniskās īpašības var būt unikālas. Tāpēc nanomateriālu, piemēram, nanodaļiņu, nanocauruļu un nanovadu sagatavošana, kā arī to struktūru un īpašību saistību izpēte ir kļuvusi par pētniecības karsto punktu, kam cilvēki ir pievērsuši lielu uzmanību. Izmantojot elektronu mikroskopu, parasti transmisijas elektronu mikroskopā ar īpaši augstu vakuuma lauka emisijas pistoli virs 200 KV, var novērot augstas izšķirtspējas elektronu mikroskopa attēlus no nanofāzēm un nanovadiem, elektronu difrakcijas modeļus un nanomateriālu elektronu enerģijas zudumu spektrus. Piemēram, elektronu mikroskopā tika novērotas oglekļa nanocaurules ar iekšējo diametru 0,4 nm, Si-CN nanostieņi un ar Li leģēti Si pusvadītāju nanovadi. Biomedicīnas jomā nanokoloidālā zelta tehnoloģija, nanoselēna veselības aprūpes kapsulas, nanolīmeņa organellu struktūras un nanoroboti, kas var būt tikpat mazi kā baktērijas, kontrolē asins koncentrāciju asinsvados un izvada asins recekļus. kuģi, var teikt, ir visi pētījumi. Neatdalāms no instrumenta elektronu mikroskopa. Īsumā: SEM un TEM kļūst arvien svarīgāki materiālu zinātnē, īpaši nanotehnoloģijā. Stabilitātes un darbspējas uzlabošana padara elektronu mikroskopu nevis par instrumentu, ko izmanto daži eksperti, bet gan par populāru instrumentu; augstāka izšķirtspēja joprojām ir vissvarīgākais elektronu mikroskopa attīstības virziens; skenējošā elektronu mikroskopa un transmisijas elektronu mikroskopa pielietojums ir mainījies no raksturošanas un analīzes ir attīstījusies uz in situ eksperimentiem un nanoredzamu apstrādi; Fokusētais jonu stars (FIB) arvien vairāk tiek izmantots nanomateriālu zinātniskajā izpētē; Visspēcīgākais rīks nanoprototipēšanai; koriģējošās STEM (Titāna) mērķis: 3D struktūras raksturojums ar 0,5Å izšķirtspēju 2008. gadā.
5. Krioelektronu mikroskopija un trīsdimensiju rekonstrukcijas tehnoloģija ir pašreizējie bioelektronu mikroskopijas pētniecības punkti. Krioelektronu mikroskopijas tehnoloģija un trīsdimensiju rekonstrukcijas tehnoloģija ir pašreizējie bioelektronu mikroskopijas pētniecības punkti. Tajā galvenokārt apskatīta krioelektronu mikroskopijas (kas ietver arī krioelektronu mikroskopijas pielietošanu šķidrā hēlija aukstuma stadijā) un datorizētas trīsdimensiju attēla rekonstrukcijas tehnoloģijas izmantošana makromolekulu un to kompleksu bioloģiskās Trīsdimensiju struktūras noteikšanai. Piemēram, krioelektronu mikroskopijas izmantošana, lai noteiktu vīrusu trīsdimensiju struktūru un membrānas proteīnu divdimensiju kristālu augšanu uz viena slāņa lipīdu membrānām un to elektronu mikroskopu novērošana un analīze. Strukturālā bioloģija mūsdienās ir izraisījusi cilvēku augstu uzmanību, jo, raugoties uz bioloģisko pasauli no sistēmiskā viedokļa, tai ir dažādas hierarhiskās struktūras: individuāls ® orgāns ® audi ® šūna ® biomakromolekula. Lai gan biomakromolekulas atrodas zemākajā līmenī, tās nosaka atšķirības starp augsta līmeņa sistēmām. Trīsdimensiju struktūra nosaka funkciju. Struktūra ir pielietojuma pamatā: zāļu izstrāde, ģenētiskā modifikācija, vakcīnu izpēte un izstrāde, mākslīgo proteīnu konstruēšana utt. Daži cilvēki prognozē, ka sasniegumi strukturālajā bioloģijā radīs revolucionāras izmaiņas bioloģijā. Elektronu mikroskopija ir viens no svarīgākajiem struktūras noteikšanas līdzekļiem. Zemas temperatūras elektronu mikroskopijas priekšrocības ir: paraugs ir ūdeni saturošā stāvoklī, un molekulas ir dabiskā stāvoklī; tā kā paraugs ir bojāts ar starojumu, novērošanai jāizmanto mazas devas tehnika; novērošanas temperatūra ir zema, kas palielina parauga starojuma pretestību; Paraugus var sasaldēt dažādos stāvokļos, lai novērotu izmaiņas molekulārajās struktūrās. Izmantojot šīs metodes, dažādu bioloģisko paraugu novērošanas un analīzes rezultāti ir tuvāk reālajam stāvoklim.
6. Augstas veiktspējas CCD kameras kļūst arvien populārākas. Elektronu mikroskopos izmantoto CCD priekšrocības ir augsta jutība, zems trokšņa līmenis un augsta signāla-trokšņa attiecība. Izmantojot vienu un to pašu pikseļu, CCD attēlveidošanai bieži ir laba caurspīdīgums un asums, un var garantēt, ka krāsu reproducēšana un ekspozīcija ir pamatā precīza. Attēla izšķirtspēja/kameras izšķirtspēja ir tas, cik pikseļu mēs bieži sakām. Praktiskā lietošanā kamera Jo augstāki pikseļi, jo labāka ir uzņemtā attēla kvalitāte. Vienam un tam pašam attēlam, jo augstāki pikseļi, jo spēcīgāka ir iespēja analizēt attēlu, taču tajā ierakstīto datu apjoms būs daudz lielāks, tāpēc uzglabāšanas ierīces prasības ir daudz augstākas. Mūsdienu TEM jomā jaunizstrādātie produkti tiek pilnībā kontrolēti ar datoru, un attēlu iegūšana tiek pabeigta ar augstas izšķirtspējas CCD kameru, nevis fotofilmu. Digitālo tehnoloģiju tendence virza TEM lietojumprogrammu revolūciju un pat visu laboratorijas darbu no visiem aspektiem. Īpaši attiecībā uz attēlu apstrādes programmatūru daudzas lietas, kas agrāk tika uzskatītas par neiespējamām, kļūst par realitāti.
