Τάση Ανάπτυξης Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Νέας Γενιάς
1. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια με πιστόλι εκπομπής πεδίου υψηλής απόδοσης είναι ολοένα και πιο δημοφιλή και εφαρμόζονται. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης πιστολιού εκπομπής πεδίου μπορεί να παρέχει πηγή φωτός ηλεκτρονίων υψηλής φωτεινότητας και υψηλής συνοχής. Ως εκ τούτου, η ατομική διάταξη και οι τύποι των υλικών μπορούν να αναλυθούν εκτενώς σε κλίμακα ατομικού νανομέτρου. Στα μέσα-1990, υπήρχαν μόνο μερικές δεκάδες μονάδες στην Ταϊβάν. τώρα έχει εκτοξευθεί σε χιλιάδες. Επί του παρόντος, υπάρχουν περισσότερα από εκατό ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης όπλων εκπομπής πεδίου στη χώρα μας. Τα συμβατικά ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης πυροβόλων θερμού νήματος βολφραμίου (ηλεκτρόνια) μπορούν να φτάσουν σε ανάλυση μόνο 3.0nm στο υψηλότερο. Η νέα γενιά ηλεκτρονικών μικροσκοπίων σάρωσης πιστολιού εκπομπής πεδίου μπορεί να έχει ανάλυση καλύτερη από 1.0nm. Η ανάλυση είναι τόσο υψηλή όσο 0.5nm-0.4nm. Μεταξύ αυτών, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης περιβάλλοντος μπορεί να επιτύχει: πραγματικές «περιβαλλοντικές» συνθήκες, τα δείγματα μπορούν να παρατηρηθούν σε συνθήκες υγρασίας 100 τοις εκατό. βιολογικά δείγματα και μη αγώγιμα δείγματα δεν χρειάζεται να επικαλυφθούν και μπορούν να βρίσκονται απευθείας στο μηχάνημα για δυναμική παρατήρηση και ανάλυση. Τρεις χρήσεις του μηχανήματος". Τρεις τρόποι λειτουργίας υψηλής υποπίεσης, χαμηλής υποπίεσης και "περιβάλλοντος".
2. Πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς μονοχρωματικών και διορθωτών σφαιρικών εκτροπών για περαιτέρω βελτίωση της ανάλυσης των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων. Συντελεστής σφαιρικής εκτροπής: ο συντελεστής σφαιρικής εκτροπής Cs του συμβατικού ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι περίπου mm. ο συντελεστής σφαιρικής εκτροπής του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης ρεύματος έχει μειωθεί σε 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. Η ανάλυση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κινείται προς τη μηχανογράφηση και τη δικτύωση. Όσον αφορά τα όργανα και τον εξοπλισμό, το τρέχον λειτουργικό σύστημα του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης έχει χρησιμοποιήσει μια ολοκαίνουργια διεπαφή λειτουργίας. Ο χρήστης χρειάζεται μόνο να πατήσει το ποντίκι για να συνειδητοποιήσει τον έλεγχο της κάννης του φακού του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου και των ηλεκτρικών εξαρτημάτων, καθώς και την αυτόματη μνήμη και ρύθμιση διαφόρων παραμέτρων. Μεταξύ διαφορετικών περιοχών, επιδείξεις όπως κινούμενα δείγματα, αλλαγή τρόπων απεικόνισης και ρύθμιση παραμέτρων ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μπορούν να πραγματοποιηθούν μέσω του συστήματος δικτύου. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί ο τηλεχειρισμός του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.
4. Η σημαντική εφαρμογή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου στη μελέτη νανοϋλικών. Δεδομένου ότι η ακρίβεια ανάλυσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου είναι κοντά στην ατομική κλίμακα, χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης πιστολιού εκπομπής πεδίου και μια δέσμη ηλεκτρονίων με διάμετρο 0.13 nm δεν μπορεί μόνο να συλλέξει την εικόνα αντίθεσης Z ενός μεμονωμένου άτομο, αλλά και συλλέγει την ενέργεια ηλεκτρονίων ενός φάσματος απώλειας ενός ατόμου. Δηλαδή, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να λάβει ταυτόχρονα τις πληροφορίες ατομικής και ηλεκτρονικής δομής των υλικών σε ατομική κλίμακα. Η παρατήρηση μεμονωμένων ατομικών εικόνων σε δείγματα ήταν πάντα μια μακροχρόνια επιδίωξη της επιστημονικής κοινότητας. Η διάμετρος ενός ατόμου είναι περίπου 2-3mm σε 10 εκατομμυριοστά. Επομένως, για να διακρίνουμε τη θέση κάθε ατόμου, απαιτείται ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο με ανάλυση περίπου 0,1 nm και πρέπει να μεγεθύνεται περίπου 10 εκατομμύρια φορές. Προβλέπεται ότι όταν η κλίμακα του υλικού μειωθεί στη νανοκλίμακα, οι οπτικές, ηλεκτρικές και άλλες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του υλικού μπορεί να είναι μοναδικές. Ως εκ τούτου, η παρασκευή νανοϋλικών όπως τα νανοσωματίδια, οι νανοσωλήνες και τα νανοσύρματα, καθώς και η έρευνα για τη σχέση μεταξύ των δομών και των ιδιοτήτων τους έχουν γίνει ένα ερευνητικό hotspot στο οποίο οι άνθρωποι έχουν δώσει ιδιαίτερη προσοχή. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, γενικά σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης με πιστόλι εκπομπής πεδίου εξαιρετικά υψηλού κενού άνω των 200 KV, μπορούν να παρατηρηθούν εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου υψηλής ανάλυσης νανοφάσεων και νανοσυρμάτων, σχήματα περίθλασης ηλεκτρονίων και φάσματα απώλειας ενέργειας ηλεκτρονίων νανοϋλικών. Για παράδειγμα, στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παρατηρήθηκαν νανοσωλήνες άνθρακα με εσωτερική διάμετρο 0,4 nm, νανοράβδοι Si-CN και νανοσύρματα ημιαγωγών Si με πρόσμειξη λιθίου. Στον τομέα της βιοϊατρικής, τεχνολογία νανοκολλοειδούς χρυσού, κάψουλες υγειονομικής περίθαλψης νανο-σεληνίου, δομές οργανιδίων νανο-επιπέδου και νανορομπότ που μπορεί να είναι τόσο μικρά όσο βακτήρια, παρακολουθούν τις συγκεντρώσεις του αίματος στα αιμοφόρα αγγεία και αφαιρούν θρόμβους αίματος στο αίμα αγγεία μπορούμε να πούμε ότι είναι όλες οι έρευνες. Αδιαχώριστο από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο εργαλείου. Εν ολίγοις: Το SEM και το TEM γίνονται όλο και πιο σημαντικά στην επιστήμη των υλικών, ειδικά στη νανοτεχνολογία. Η βελτίωση της σταθερότητας και της λειτουργικότητας καθιστά το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο όχι πλέον ένα όργανο που χρησιμοποιείται από λίγους ειδικούς, αλλά ένα δημοφιλές εργαλείο. Η υψηλότερη ανάλυση εξακολουθεί να είναι η πιο σημαντική κατεύθυνση για την ανάπτυξη του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Η εφαρμογή του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης και του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης έχει αλλάξει από τον χαρακτηρισμό και η ανάλυση έχει εξελιχθεί σε πειράματα επί τόπου και νανοορατή επεξεργασία. Η δέσμη εστιασμένων ιόντων (FIB) χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην επιστημονική έρευνα νανο-υλικών. Το πιο ισχυρό εργαλείο για νανοπρωτοτυποποίηση. ο στόχος του διορθωτικού STEM (Titan): 3D χαρακτηρισμός δομής σε ανάλυση 0,5Å το 2008.
5. Η κρυοηλεκτρονική μικροσκοπία και η τρισδιάστατη τεχνολογία ανακατασκευής είναι τα τρέχοντα ερευνητικά σημεία στο βιοηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Η τεχνολογία κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας και η τρισδιάστατη τεχνολογία ανακατασκευής είναι τα τρέχοντα ερευνητικά σημεία στο βιοηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Περιλαμβάνει κυρίως τη χρήση της κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας (η οποία περιλαμβάνει επίσης την εφαρμογή της κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας σε ψυχρό στάδιο υγρού ηλίου) και την τεχνολογία ανακατασκευής τρισδιάστατης εικόνας υπολογιστή για τον προσδιορισμό της βιολογικής τρισδιάστατης δομής των μακρομορίων και των συμπλόκων τους. Όπως η χρήση κρυοηλεκτρονικής μικροσκοπίας για τον προσδιορισμό της τρισδιάστατης δομής των ιών και η ανάπτυξη δισδιάστατων κρυστάλλων μεμβρανικών πρωτεϊνών σε μονοστιβαδικές λιπιδικές μεμβράνες και η παρατήρηση και ανάλυσή τους με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Η δομική βιολογία έχει κεντρίσει την προσοχή των ανθρώπων στις μέρες μας, επειδή κοιτάζοντας τον βιολογικό κόσμο από συστημική σκοπιά, έχει διαφορετικές ιεραρχικές δομές: ατομικό ® όργανο ® ιστός ® κύτταρο ® βιομακρομόριο. Αν και τα βιομακρομόρια βρίσκονται στο χαμηλότερο επίπεδο, καθορίζουν τις διαφορές μεταξύ συστημάτων υψηλού επιπέδου. Η τρισδιάστατη δομή καθορίζει τη λειτουργία. Η δομή είναι η βάση της εφαρμογής: σχεδιασμός φαρμάκων, γενετική τροποποίηση, έρευνα και ανάπτυξη εμβολίων, κατασκευή τεχνητής πρωτεΐνης, κ.λπ. Μερικοί άνθρωποι προβλέπουν ότι οι ανακαλύψεις στη δομική βιολογία θα επιφέρουν επαναστατικές αλλαγές στη βιολογία. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία είναι ένα από τα σημαντικά μέσα για τον προσδιορισμό της δομής. Τα πλεονεκτήματα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας χαμηλής θερμοκρασίας είναι: το δείγμα βρίσκεται σε κατάσταση που περιέχει νερό και τα μόρια είναι σε φυσική κατάσταση. Επειδή το δείγμα έχει καταστραφεί από την ακτινοβολία, πρέπει να χρησιμοποιηθεί τεχνική χαμηλής δόσης για παρατήρηση. η θερμοκρασία παρατήρησης είναι χαμηλή, γεγονός που ενισχύει την αντίσταση ακτινοβολίας του δείγματος. Τα δείγματα μπορούν να καταψυχθούν σε διαφορετικές καταστάσεις για να παρατηρηθούν αλλαγές στις μοριακές δομές. Μέσω αυτών των τεχνικών, τα αποτελέσματα παρατήρησης και ανάλυσης διαφόρων βιολογικών δειγμάτων είναι πιο κοντά στην πραγματική κατάσταση.
6. Οι κάμερες CCD υψηλής απόδοσης γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς. Τα πλεονεκτήματα των CCD που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι η υψηλή ευαισθησία, ο χαμηλός θόρυβος και η υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο. Κάτω από το ίδιο pixel, η απεικόνιση CCD έχει συχνά καλή διαφάνεια και ευκρίνεια, ενώ η αναπαραγωγή και η έκθεση των χρωμάτων μπορεί να είναι εγγυημένη ότι είναι βασικά ακριβείς. Η ανάλυση/ανάλυση εικόνας της κάμερας είναι πόσα pixel λέμε συχνά. Σε πρακτικές εφαρμογές, η κάμερα Όσο υψηλότερα είναι τα pixel, τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα της εικόνας που τραβήχτηκε. Για την ίδια εικόνα, όσο υψηλότερα είναι τα pixel, τόσο ισχυρότερη είναι η ικανότητα ανάλυσης της εικόνας, αλλά ο όγκος των δεδομένων που καταγράφει θα είναι πολύ μεγαλύτερος, επομένως οι απαιτήσεις της συσκευής αποθήκευσης είναι πολύ μεγαλύτερες. Στο σημερινό πεδίο TEM, τα προϊόντα που αναπτύχθηκαν πρόσφατα ελέγχονται πλήρως από υπολογιστή και η λήψη εικόνας ολοκληρώνεται με κάμερα CCD υψηλής ανάλυσης αντί για φωτογραφικό φιλμ. Η τάση της ψηφιακής τεχνολογίας οδηγεί την επανάσταση της εφαρμογής TEM και ακόμη και ολόκληρης της εργαστηριακής εργασίας από όλες τις πλευρές. Ειδικά σε ό,τι αφορά το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας, πολλά πράγματα που στο παρελθόν θεωρούνταν ακατόρθωτα γίνονται πραγματικότητα.
