Tendința de dezvoltare a microscopului electronic de nouă generație
1. Microscoapele electronice cu pistol cu emisie de câmp de înaltă performanță sunt din ce în ce mai populare și aplicate. Microscopul electronic cu transmisie cu pistol cu emisie de câmp poate oferi o sursă de lumină de electroni cu luminozitate ridicată și coerență ridicată. Prin urmare, aranjamentul atomic și tipurile de materiale pot fi analizate cuprinzător la scara atomo-nanometrică. La mijlocul-1990sului, în Taiwan erau doar câteva zeci de unități; acum a crescut la mii. În prezent, în țara noastră există peste o sută de microscoape electronice cu transmisie cu pistol cu emisie de câmp. Microscoapele electronice cu scanare cu filament de tungsten fierbinte (electroni) convenționale pot atinge doar o rezoluție de 3,0nm cel mai înalt; noua generație de microscoape electronice cu scanare cu pistol cu emisie de câmp poate avea o rezoluție mai bună de 1,0nm; Rezoluția este de până la 0.5nm-0.4nm. Printre acestea, microscopul electronic cu scanare de mediu poate realiza: condiții reale „de mediu”, probele pot fi observate în condiții de umiditate de 100%; probele biologice și probele neconductoare nu trebuie să fie acoperite și pot fi direct pe mașină pentru observare și analiză dinamică; Trei utilizări ale mașinii". Trei moduri de lucru: vid înalt, vid scăzut și "ambient".
2. Ar trebui depuse eforturi pentru a dezvolta o nouă generație de monocromatoare și corectori a aberațiilor sferice pentru a îmbunătăți în continuare rezoluția microscoapelor electronice. Coeficientul de aberație sferică: coeficientul de aberație sferică Cs al microscopului electronic cu transmisie convențional este de aproximativ mm; coeficientul de aberație sferică al microscopului electronic cu transmisie curentă a fost redus la 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. Analiza cu microscopul electronic se îndreaptă către computerizare și crearea de rețele. În ceea ce privește instrumentele și echipamentele, sistemul de operare actual al microscopului electronic de scanare a folosit o interfață de operare nou-nouță. Utilizatorul trebuie doar să apese mouse-ul pentru a realiza controlul cilindrului lentilei microscopului electronic și al pieselor electrice, precum și memoria automată și reglarea diferiților parametri. Între diferite regiuni, demonstrații precum mutarea probelor, schimbarea modurilor de imagine și ajustarea parametrilor microscopului electronic pot fi efectuate prin intermediul sistemului de rețea. Pentru a realiza telecomanda microscopului electronic.
4. Aplicarea importantă a microscopului electronic în studiul nanomaterialelor. Deoarece acuratețea analizei microscopului electronic este aproape de scara atomică, folosind un microscop electronic cu transmisie cu pistol cu emisie de câmp și un fascicul de electroni cu un diametru de 0.13nm nu poate colecta doar imaginea cu contrast Z a unei singure imagini. atom, dar colectează și energia electronică a unui singur spectru de pierdere a atomului. Adică, microscopul electronic poate obține simultan informații despre structura atomică și electronică a materialelor la scară atomică. Observarea imaginilor atomice individuale în probe a fost întotdeauna o activitate pe termen lung a comunității științifice. Diametrul unui atom este de aproximativ 2-3mm în 10 milionimi. Prin urmare, pentru a distinge poziția fiecărui atom, este necesar un microscop electronic cu o rezoluție de aproximativ 0,1 nm și trebuie mărit de aproximativ 1{0 milion de ori. Se prevede că atunci când scara materialului este redusă la scară nanometrică, proprietățile optice, electrice și alte proprietăți fizice și mecanice ale materialului pot fi unice. Prin urmare, pregătirea nanomaterialelor, cum ar fi nanoparticulele, nanotuburile și nanofirele, precum și cercetarea privind relația dintre structurile și proprietățile lor au devenit un punct fierbinte de cercetare căruia oamenii i-au acordat o atenție deosebită. Folosind un microscop electronic, în general pe un microscop electronic de transmisie cu un pistol cu emisie de câmp de vid ultra-înalt peste 200KV, pot fi observate imagini la microscop electronic de înaltă rezoluție ale nanofazelor și nanofarelor, modele de difracție a electronilor și spectre de pierdere a energiei electronice ale nanomaterialelor. De exemplu, la microscopul electronic au fost observate nanotuburi de carbon cu un diametru interior de 0,4 nm, nanofire Si-CN și nanofire semiconductoare Si dopate cu Li. În domeniul biomedicinei, tehnologia de aur nano-coloidal, capsule de îngrijire a sănătății cu nanoseleniu, structuri de organele la nivel nano și nano-roboți care pot fi la fel de mici ca bacteriile, monitorizează concentrațiile sanguine din vasele de sânge și elimină cheaguri de sânge din sânge. se poate spune că vasele sunt toate cercetările. Inseparabil de microscopul electronic instrument. Pe scurt: SEM și TEM devin din ce în ce mai importante în știința materialelor, în special în nanotehnologie. Îmbunătățirea stabilității și operabilității face ca microscopul electronic să nu mai fie un instrument folosit de câțiva experți, ci un instrument popular; rezoluția mai mare este încă cea mai importantă direcție pentru dezvoltarea microscopului electronic; aplicarea microscopului electronic cu scanare și microscopul electronic cu transmisie s-a schimbat de la caracterizare și analiza s-a dezvoltat la experimente in-situ și procesare nano-vizibilă; Fascicul de ioni focalizat (FIB) a fost folosit din ce în ce mai mult în cercetarea științifică a nanomaterialelor; Cel mai puternic instrument pentru nanoprototipare; obiectivul STEM corectiv (Titan): caracterizarea structurii 3D la rezoluție de 0,5Å în 2008.
5. Microscopia crio-electronică și tehnologia de reconstrucție tridimensională sunt punctele fierbinți de cercetare actuale în microscopia bioelectronică. Tehnologia crio-microscopiei electronice și tehnologia de reconstrucție tridimensională sunt puncte fierbinți de cercetare actuale în microscopia bio-electronică. Se discută în principal utilizarea microscopiei crio-electronice (care include, de asemenea, aplicarea microscopiei crio-electronice pe o etapă rece cu heliu lichid) și a tehnologiei computerizate de reconstrucție a imaginilor tridimensionale pentru a determina structura biologică tridimensională a macromoleculelor și a complexelor acestora. Cum ar fi utilizarea crio-microscopiei electronice pentru a determina structura tridimensională a virusurilor și creșterea cristalelor bidimensionale de proteine membranare pe membranele lipidice monostrat și observarea și analiza la microscopul electronic al acestora. Biologia structurală a stârnit atenția oamenilor în zilele noastre, deoarece, privind lumea biologică din punct de vedere sistemic, are structuri ierarhice diferite: individual ® organ ® țesut ® celulă ® biomacromoleculă. Deși biomacromoleculele sunt la cel mai scăzut nivel, ele determină diferențele dintre sistemele de nivel înalt. Structura tridimensională determină funcția. Structura este baza de aplicare: proiectarea medicamentelor, modificarea genetică, cercetarea și dezvoltarea vaccinurilor, construcția de proteine artificiale etc. Unii oameni prevăd că descoperirile în biologia structurală vor aduce schimbări revoluționare în biologie. Microscopia electronică este unul dintre mijloacele importante de determinare a structurii. Avantajele microscopiei electronice la temperatură joasă sunt: proba este în stare care conține apă, iar moleculele sunt în stare naturală; deoarece proba este deteriorată de radiații, pentru observare trebuie utilizată tehnica cu doze mici; temperatura de observare este scăzută, ceea ce sporește rezistența la radiații a probei; Probele pot fi congelate în diferite stări pentru a observa modificările structurilor moleculare. Prin aceste tehnici, rezultatele observării și analizei diferitelor probe biologice sunt mai aproape de starea reală.
6. Camerele CCD de înaltă performanță devin din ce în ce mai populare. Avantajele CCD utilizate în microscoapele electronice sunt sensibilitatea ridicată, zgomotul redus și raportul semnal-zgomot ridicat. Sub același pixel, imaginile CCD au adesea o bună transparență și claritate, iar reproducerea și expunerea culorilor pot fi garantate a fi practic exacte. Rezoluția imaginii/rezoluția camerei este câți pixeli spunem adesea. În aplicațiile practice, camera Cu cât pixelii sunt mai mari, cu atât calitatea imaginii capturate este mai bună. Pentru aceeași imagine, cu cât pixelii sunt mai mari, cu atât capacitatea de analiză a imaginii este mai puternică, dar cantitatea de date pe care o înregistrează va fi mult mai mare, astfel încât cerințele dispozitivului de stocare sunt mult mai mari. În domeniul TEM de astăzi, produsele nou dezvoltate sunt complet controlate de computer, iar achiziția imaginii este finalizată de o cameră CCD de înaltă rezoluție în locul unei pelicule fotografice. Tendința tehnologiei digitale conduce la revoluția aplicației TEM și chiar a întregului laborator din toate aspectele. Mai ales în ceea ce privește software-ul de procesare a imaginilor, multe lucruri care erau considerate imposibile în trecut devin realitate.
