Yangi avlod elektron mikroskopining rivojlanish tendentsiyasi
1. Yuqori samarali dala emissiya avtomati elektron mikroskoplari tobora ommalashib bormoqda va qo'llaniladi. Dala emissiya qurolini uzatish elektron mikroskopi yuqori yorqinlik va yuqori muvofiqlik elektron yorug'lik manbasini ta'minlashi mumkin. Shuning uchun atomik joylashuv va materiallarning turlarini atom-nanometr shkalasida har tomonlama tahlil qilish mumkin. -1990-yillarning oʻrtalarida Tayvanda bir necha oʻnlab birliklar bor edi; endi u minglablarga ko'tarildi. Ayni paytda mamlakatimizda yuzdan ortiq dala emissiyali avtomat uzatuvchi elektron mikroskoplar mavjud. An'anaviy issiq volfram filamentli (elektronli) skanerlovchi elektron mikroskoplar faqat 3.0nm maksimal ruxsatga erishishi mumkin; dala emissiya tabancasining yangi avlodi skanerlash elektron mikroskoplari 1.0nm dan yaxshiroq ruxsatga ega bo'lishi mumkin; Ruxsat 0.5nm-0.4nmgacha yuqori. Ular orasida atrof-muhitni skanerlash elektron mikroskopi quyidagilarga erishishi mumkin: haqiqiy "atrof-muhit" sharoitlari, namunalar 100 foiz namlik sharoitida kuzatilishi mumkin; biologik namunalar va o'tkazuvchan bo'lmagan namunalar qoplanishi shart emas va dinamik kuzatish va tahlil qilish uchun to'g'ridan-to'g'ri mashinada bo'lishi mumkin; Mashinaning uchta ishlatilishi". Yuqori vakuum, past vakuum va "atrof-muhit" ning uchta ish rejimi.
2. Elektron mikroskoplarning ruxsatini yanada yaxshilash uchun monoxromatorlarning yangi avlodi va sferik aberratsiya korrektorlarini ishlab chiqishga harakat qilish kerak. Sferik aberatsiya koeffitsienti: an'anaviy uzatuvchi elektron mikroskopning sferik aberatsiya koeffitsienti Cs taxminan mm; tok uzatuvchi elektron mikroskopning sferik aberratsiya koeffitsienti Cs ga kamaytirildi<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. Elektron mikroskop tahlili kompyuterlashtirish va tarmoqqa o'tish yo'lida bormoqda. Asboblar va jihozlar nuqtai nazaridan, skanerlash elektron mikroskopining joriy operatsion tizimi mutlaqo yangi operatsion interfeysdan foydalangan. Elektron mikroskop linzalari barrelini va elektr qismlarini boshqarishni, shuningdek, avtomatik xotirani va turli parametrlarni sozlashni amalga oshirish uchun foydalanuvchi faqat sichqonchani bosishi kerak. Turli hududlar o'rtasida namunalarni ko'chirish, tasvirlash rejimlarini o'zgartirish va elektron mikroskop parametrlarini sozlash kabi namoyishlar tarmoq tizimi orqali amalga oshirilishi mumkin. Elektron mikroskopni masofadan boshqarishni amalga oshirish uchun.
4. Nanomateryallarni o'rganishda elektron mikroskopning muhim qo'llanilishi. Elektron mikroskopning tahlil aniqligi atom shkalasiga yaqin bo'lganligi sababli, dala emissiya quroli uzatuvchi elektron mikroskop va diametri 0.13nm bo'lgan elektron nur yordamida faqat bitta Z-kontrastli tasvirni to'plash mumkin emas. atom, balki bitta atom yo'qotish spektrining elektron energiyasini ham yig'adi. Ya'ni, elektron mikroskop bir vaqtning o'zida atom miqyosidagi materiallarning atom va elektron tuzilishi ma'lumotlarini olishi mumkin. Namunalarda alohida atom tasvirlarini kuzatish har doim ilmiy jamoatchilikning uzoq muddatli izlanishlaridan biri bo'lib kelgan. Atomning diametri taxminan 2-3mm 10 milliondan. Shuning uchun har bir atomning oʻrnini farqlash uchun taxminan 0,1nm oʻlchamli elektron mikroskop kerak boʻladi va uni taxminan 10 million marta kattalashtirish kerak. Taxminlarga ko'ra, materialning miqyosi nano o'lchovgacha qisqartirilganda, materialning optik, elektr va boshqa fizik-mexanik xususiyatlari noyob bo'lishi mumkin. Shu bois nanozarrachalar, nanonaychalar va nanosimlar kabi nanomateriallarni tayyorlash, shuningdek, ularning tuzilishi va xossalari o‘rtasidagi bog‘liqlikni tadqiq qilish odamlarning diqqat markazida bo‘lgan tadqiqot nuqtasiga aylandi. Elektron mikroskopdan foydalanib, odatda 200KV dan yuqori vakuumli ultra yuqori vakuumli maydon emissiya quroliga ega transmissiya elektron mikroskopida nanofazalar va nanosimlarning yuqori aniqlikdagi elektron mikroskop tasvirlari, elektron diffraktsiya naqshlari va nanomateriallarning elektron energiyasini yo'qotish spektrlari kuzatilishi mumkin. Misol uchun, elektron mikroskopda ichki diametri 0,4 nm bo'lgan uglerod nanotubalari, Si-CN nanorodlari va Li-doping Si yarim o'tkazgich nanosimlari kuzatildi. Biotibbiyot sohasida nano-koloidal oltin texnologiyasi, nano-selenium sog'liqni saqlash kapsulalari, nano-darajali organella tuzilmalari va bakteriyalar kabi kichik bo'lishi mumkin bo'lgan nano-robotlar qon tomirlaridagi qon kontsentratsiyasini kuzatib boradi va qondagi qon pıhtılarını olib tashlaydi. idishlarni barcha tadqiqotlar deyish mumkin. Asbob elektron mikroskopidan ajralmas. Qisqasi: SEM va TEM materialshunoslikda, ayniqsa nanotexnologiyada tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Barqarorlik va ishlashning yaxshilanishi elektron mikroskopni endi bir nechta mutaxassislar tomonidan ishlatiladigan asbob emas, balki mashhur vositaga aylantiradi; yuqori aniqlik hali ham elektron mikroskopni rivojlantirish uchun eng muhim yo'nalishdir; skanerlash elektron mikroskopi va transmissiya elektron mikroskopini qo'llash xarakteristikasidan o'zgardi va Tahlil in-situ tajribalari va nano-ko'rinadigan ishlov berishgacha rivojlandi; Fokuslangan ion nurlari (FIB) nano-materiallarni ilmiy tadqiq qilishda tobora ko'proq foydalanilmoqda; Nanoprototiplash uchun eng kuchli vosita; tuzatuvchi STEM (Titan) maqsadi: 2008 yilda 0,5Å o'lchamdagi 3D struktura tavsifi.
5. Krio-elektron mikroskopiya va uch o'lchovli rekonstruksiya texnologiyasi bioelektron mikroskopiyadagi hozirgi tadqiqot nuqtalari hisoblanadi. Krio-elektron mikroskopiya texnologiyasi va uch o'lchovli rekonstruksiya texnologiyasi bioelektron mikroskopiyadagi dolzarb tadqiqot nuqtalari hisoblanadi. U asosan kriyoelektron mikroskopiyadan (shuningdek, suyuq geliyning sovuq bosqichida krio-elektron mikroskopiyani qo'llashni o'z ichiga oladi) va makromolekulalar va ularning komplekslarining biologik Uch o'lchovli tuzilishini aniqlash uchun kompyuterning uch o'lchovli tasvirni qayta tiklash texnologiyasidan foydalanishni muhokama qiladi. Viruslarning uch o'lchovli tuzilishini aniqlash uchun krio-elektron mikroskopiyadan foydalanish va bir qatlamli lipid membranalarida membrana oqsillarining ikki o'lchovli kristallarining o'sishi va ularning elektron mikroskopini kuzatish va tahlil qilish kabi. Strukturaviy biologiya hozirgi kunda odamlarning katta e'tiborini uyg'otdi, chunki biologik dunyoga tizimli nuqtai nazardan qaralsa, u turli xil ierarxik tuzilmalarga ega: individual ® organ ® to'qima ® hujayra ® biomakromolekulasi. Biomakromolekulalar eng past darajada bo'lsa-da, ular yuqori darajadagi tizimlar orasidagi farqlarni aniqlaydi. Uch o'lchovli struktura funktsiyani belgilaydi. Tuzilishi qo'llash asosi hisoblanadi: dori dizayni, genetik modifikatsiya, vaktsinani tadqiq qilish va ishlab chiqish, sun'iy oqsil qurilishi va boshqalar. Ba'zi odamlar strukturaviy biologiyadagi yutuqlar biologiyaga inqilobiy o'zgarishlar olib keladi, deb taxmin qilishadi. Elektron mikroskopiya strukturani aniqlashning muhim vositalaridan biridir. Past haroratli elektron mikroskopning afzalliklari quyidagilardan iborat: namuna suv o'z ichiga olgan holatda, molekulalar esa tabiiy holatda; namuna radiatsiya tomonidan shikastlanganligi sababli, kuzatish uchun past dozali texnikadan foydalanish kerak; kuzatish harorati past, bu namunaning radiatsiya qarshiligini oshiradi; Molekulyar tuzilmalardagi o'zgarishlarni kuzatish uchun namunalarni turli holatlarda muzlatish mumkin. Ushbu texnikalar orqali turli biologik namunalarni kuzatish va tahlil qilish natijalari haqiqiy holatga yaqinroq bo'ladi.
6. Yuqori samarali CCD kameralar tobora ommalashib bormoqda. Elektron mikroskoplarda ishlatiladigan CCD-larning afzalliklari yuqori sezuvchanlik, past shovqin va yuqori signal-shovqin nisbati. Xuddi shu piksel ostida CCD tasvirlash ko'pincha yaxshi shaffoflik va aniqlikka ega va ranglarni ko'paytirish va ta'sir qilish asosan aniq bo'lishi kafolatlanishi mumkin. Kameraning tasvir o'lchamlari / o'lchamlari biz tez-tez aytayotgan piksellar sonidir. Amaliy ilovalarda kamera Piksellar qanchalik baland bo'lsa, olingan tasvir sifati shunchalik yaxshi bo'ladi. Xuddi shu rasm uchun piksellar qanchalik baland bo'lsa, tasvirni tahlil qilish qobiliyati shunchalik kuchli bo'ladi, lekin u yozadigan ma'lumotlar miqdori ancha katta bo'ladi, shuning uchun saqlash qurilmasi talablari ancha yuqori. Bugungi TEM sohasida yangi ishlab chiqilgan mahsulotlar to'liq kompyuter tomonidan boshqariladi va tasvirni olish fotografik plyonka o'rniga yuqori aniqlikdagi CCD kamera bilan yakunlanadi. Raqamli texnologiya tendentsiyasi TEM dasturining inqilobini va hatto butun laboratoriya ishlarini har tomonlama boshqaradi. Ayniqsa, tasvirni qayta ishlash dasturlari nuqtai nazaridan, o'tmishda imkonsiz deb hisoblangan ko'p narsalar haqiqatga aylanmoqda.
