Trend di sviluppo del microscopio elettronico di nuova generazione
1. I microscopi elettronici a pistola ad emissione di campo ad alte prestazioni sono sempre più popolari e applicati. Il microscopio elettronico a trasmissione con cannone ad emissione di campo può fornire una sorgente di luce elettronica ad alta luminosità e ad alta coerenza. Pertanto, la disposizione atomica e i tipi di materiali possono essere analizzati in modo completo su scala nanometrica atomica. A metà degli anni -1990, c'erano solo poche dozzine di unità a Taiwan; ora è salito a migliaia. Al momento, nel nostro paese ci sono più di cento microscopi elettronici a trasmissione di pistole a emissione di campo. I tradizionali microscopi elettronici a scansione di cannoni a filamento di tungsteno caldo (elettroni) possono raggiungere solo una risoluzione massima di 3.0nm; la nuova generazione di microscopi elettronici a scansione con cannone ad emissione di campo può avere una risoluzione migliore di 1.0nm; La risoluzione arriva fino a 0.5nm-0.4nm. Tra questi, il microscopio elettronico a scansione ambientale può raggiungere: reali condizioni "ambientali", i campioni possono essere osservati in condizioni di umidità del 100%; campioni biologici e campioni non conduttivi non devono essere rivestiti e possono essere direttamente sulla macchina per l'osservazione dinamica e l'analisi; Tre usi della macchina". Tre modalità di lavoro alto vuoto, basso vuoto e "ambiente".
2. Dovrebbero essere compiuti sforzi per sviluppare una nuova generazione di monocromatori e correttori di aberrazione sferica per migliorare ulteriormente la risoluzione dei microscopi elettronici. Coefficiente di aberrazione sferica: il coefficiente di aberrazione sferica Cs del microscopio elettronico a trasmissione convenzionale è di circa mm; il coefficiente di aberrazione sferica dell'attuale microscopio elettronico a trasmissione è stato ridotto a 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. L'analisi al microscopio elettronico si sta muovendo verso l'informatizzazione e il collegamento in rete. In termini di strumenti e attrezzature, l'attuale sistema operativo del microscopio elettronico a scansione ha utilizzato un'interfaccia operativa completamente nuova. L'utente deve solo premere il mouse per realizzare il controllo del barilotto dell'obiettivo del microscopio elettronico e delle parti elettriche, nonché la memoria automatica e la regolazione di vari parametri. Tra diverse regioni, tramite il sistema di rete è possibile eseguire dimostrazioni come lo spostamento di campioni, la modifica delle modalità di imaging e la regolazione dei parametri del microscopio elettronico. Per realizzare il telecomando del microscopio elettronico.
4. L'importante applicazione del microscopio elettronico nello studio dei nanomateriali. Poiché l'accuratezza dell'analisi del microscopio elettronico è vicina alla scala atomica, l'utilizzo di un microscopio elettronico a trasmissione con pistola a emissione di campo e un fascio di elettroni con un diametro di 0.13nm non solo può raccogliere l'immagine con contrasto Z di un singolo atomo, ma anche raccogliere l'energia dell'elettrone di un singolo spettro di perdita dell'atomo. Cioè, il microscopio elettronico può ottenere simultaneamente le informazioni sulla struttura atomica ed elettronica dei materiali su scala atomica. L'osservazione di singole immagini atomiche nei campioni è sempre stata una ricerca a lungo termine della comunità scientifica. Il diametro di un atomo è di circa 2-3mm in 10 milionesimi. Pertanto, per distinguere la posizione di ciascun atomo, è necessario un microscopio elettronico con una risoluzione di circa 0.1nm, e deve essere ingrandito circa 10 milioni di volte. Si prevede che quando la scala del materiale viene ridotta alla nanoscala, le proprietà ottiche, elettriche e altre proprietà fisiche e meccaniche del materiale possono essere uniche. Pertanto, la preparazione di nanomateriali come nanoparticelle, nanotubi e nanofili, nonché la ricerca sulla relazione tra le loro strutture e proprietà sono diventate un punto di riferimento della ricerca a cui le persone hanno prestato molta attenzione. Utilizzando un microscopio elettronico, generalmente su un microscopio elettronico a trasmissione con una pistola ad emissione di campo di vuoto ultraelevato superiore a 200 KV, è possibile osservare immagini al microscopio elettronico ad alta risoluzione di nanofasi e nanofili, modelli di diffrazione elettronica e spettri di perdita di energia elettronica di nanomateriali. Ad esempio, al microscopio elettronico sono stati osservati nanotubi di carbonio con un diametro interno di 0,4 nm, nanotubi Si-CN e nanofili semiconduttori Si drogati con Li. Nel campo della biomedicina, della tecnologia dell'oro nano-colloidale, delle capsule sanitarie al nano-selenio, delle strutture di organelli a livello nanometrico e dei nano-robot che possono essere piccoli come batteri, monitorare le concentrazioni di sangue nei vasi sanguigni e rimuovere i coaguli di sangue nel sangue si può dire che le navi siano tutte le ricerche. Inseparabile dallo strumento microscopio elettronico. In breve: SEM e TEM stanno diventando sempre più importanti nella scienza dei materiali, in particolare nelle nanotecnologie. Il miglioramento della stabilità e dell'operabilità rende il microscopio elettronico non più uno strumento utilizzato da pochi esperti, ma uno strumento popolare; una maggiore risoluzione è ancora la direzione più importante per lo sviluppo del microscopio elettronico; l'applicazione del microscopio elettronico a scansione e del microscopio elettronico a trasmissione è passata dalla caratterizzazione e l'analisi si è sviluppata agli esperimenti in situ e all'elaborazione nanovisibile; Il fascio ionico focalizzato (FIB) è sempre più utilizzato nella ricerca scientifica sui nanomateriali; Lo strumento più potente per la nanoprototipazione; l'obiettivo del correttivo STEM (Titan): caratterizzazione della struttura 3D con una risoluzione di 0,5 Å nel 2008.
5. La microscopia crioelettronica e la tecnologia di ricostruzione tridimensionale sono gli attuali punti caldi della ricerca nella microscopia bioelettronica. La tecnologia di microscopia crioelettronica e la tecnologia di ricostruzione tridimensionale sono gli attuali punti caldi della ricerca nella microscopia bioelettronica. Discute principalmente l'uso della microscopia crioelettronica (che include anche l'applicazione della microscopia crioelettronica su uno stadio freddo di elio liquido) e la tecnologia di ricostruzione dell'immagine tridimensionale del computer per determinare la struttura tridimensionale biologica delle macromolecole e dei loro complessi. Come l'uso della microscopia crioelettronica per determinare la struttura tridimensionale dei virus e la crescita di cristalli bidimensionali di proteine di membrana su membrane lipidiche monostrato e la loro osservazione e analisi al microscopio elettronico. La biologia strutturale ha destato oggi grande attenzione da parte delle persone, perché guardando il mondo biologico da un punto di vista sistemico, presenta diverse strutture gerarchiche: individuo ® organo ® tessuto ® cellula ® biomacromolecola. Sebbene le biomacromolecole siano al livello più basso, determinano le differenze tra i sistemi di alto livello. La struttura tridimensionale determina la funzione. La struttura è la base dell'applicazione: progettazione di farmaci, modificazione genetica, ricerca e sviluppo di vaccini, costruzione di proteine artificiali, ecc. Alcune persone prevedono che le scoperte nella biologia strutturale porteranno cambiamenti rivoluzionari alla biologia. La microscopia elettronica è uno dei mezzi importanti per la determinazione della struttura. I vantaggi della microscopia elettronica a bassa temperatura sono: il campione è in uno stato contenente acqua e le molecole sono in uno stato naturale; poiché il campione è danneggiato dalle radiazioni, è necessario utilizzare la tecnica a basse dosi per l'osservazione; la temperatura di osservazione è bassa, il che migliora la resistenza alle radiazioni del campione; I campioni possono essere congelati in diversi stati per osservare i cambiamenti nelle strutture molecolari. Attraverso queste tecniche, i risultati dell'osservazione e dell'analisi di vari campioni biologici sono più vicini allo stato reale.
6. Le telecamere CCD ad alte prestazioni stanno diventando sempre più popolari. I vantaggi dei CCD utilizzati nei microscopi elettronici sono l'elevata sensibilità, il basso rumore e l'elevato rapporto segnale/rumore. Sotto lo stesso pixel, l'imaging CCD ha spesso una buona trasparenza e nitidezza, e la riproduzione del colore e l'esposizione possono essere garantite per essere sostanzialmente accurate. La risoluzione/risoluzione dell'immagine della fotocamera è quanti pixel diciamo spesso. Nelle applicazioni pratiche, la fotocamera Maggiore è il numero di pixel, migliore è la qualità dell'immagine catturata. Per la stessa immagine, maggiore è il numero di pixel, maggiore è la capacità di analizzare l'immagine, ma la quantità di dati che registra sarà molto maggiore, quindi i requisiti del dispositivo di archiviazione sono molto più elevati. Nell'odierno campo TEM, i prodotti di nuova concezione sono completamente controllati da computer e l'acquisizione dell'immagine è completata da una camera CCD ad alta risoluzione invece che da una pellicola fotografica. La tendenza della tecnologia digitale sta guidando la rivoluzione dell'applicazione TEM e persino dell'intero lavoro di laboratorio sotto tutti gli aspetti. Soprattutto in termini di software di elaborazione delle immagini, molte cose che in passato erano considerate impossibili stanno diventando realtà.
