Az új generációs elektronmikroszkóp fejlesztési irányzata
1. A nagy teljesítményű mezőemissziós pisztolyos elektronmikroszkópok egyre népszerűbbek és egyre népszerűbbek. A terepi emissziós pisztoly transzmissziós elektronmikroszkóp nagy fényerejű és nagy koherencia elektronfényforrást biztosít. Ezért az atomok elrendezése és az anyagok típusai átfogóan elemezhetők atom-nanométer skálán. A -1990s évek közepén csak néhány tucat egység volt Tajvanon; most ezresre ugrott. Jelenleg több mint száz mezei emissziós fegyvertranszmissziós elektronmikroszkóp található hazánkban. A hagyományos forró volfrámszálas (elektron) pisztolyos pásztázó elektronmikroszkópok legfeljebb 3{5}}nm felbontást tudnak elérni; a terepi emissziós pisztolyos pásztázó elektronmikroszkópok új generációja 1.0nm-nél jobb felbontású lehet; A felbontás akár 0,5 nm-0,4 nm. Ezek közül a környezeti pásztázó elektronmikroszkóp a következőket tudja elérni: valódi "környezeti" feltételek, 100 százalékos páratartalom mellett megfigyelhetők a minták; a biológiai mintákat és a nem vezetőképes mintákat nem kell bevonni, és közvetlenül a gépen lehetnek dinamikus megfigyelés és elemzés céljából; A gép három felhasználási módja". Három üzemmód: nagy vákuum, alacsony vákuum és "környezet".
2. Törekedni kell egy új generációs monokromátor és szférikus aberráció-javító kifejlesztésére az elektronmikroszkópok felbontásának további javítása érdekében. Szférikus aberrációs együttható: a hagyományos transzmissziós elektronmikroszkóp Cs szférikus aberrációs együtthatója kb. mm; az áramtranszmissziós elektronmikroszkóp szférikus aberrációs együtthatója Cs-ra csökkent<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. Az elektronmikroszkópos elemzés a számítógépesítés és a hálózatépítés felé halad. A műszerek és berendezések tekintetében a pásztázó elektronmikroszkóp jelenlegi operációs rendszere vadonatúj kezelőfelületet használt. A felhasználónak csak az egeret kell megnyomnia ahhoz, hogy megvalósítsa az elektronmikroszkóp lencse hengerének és elektromos alkatrészeinek vezérlését, valamint az automatikus memóriát és a különféle paraméterek beállítását. A különböző régiók között a hálózati rendszeren keresztül demonstrációk, például minták mozgatása, képalkotási módok megváltoztatása és az elektronmikroszkóp paramétereinek beállítása hajtható végre. Az elektronmikroszkóp távirányítójának megvalósítása érdekében.
4. Az elektronmikroszkóp fontos alkalmazása nanoanyagok tanulmányozásában. Mivel az elektronmikroszkóp elemzési pontossága közel áll az atomi léptékhez, a téremissziós pisztolytranszmissziós elektronmikroszkóp és egy 0,13 nm átmérőjű elektronsugár segítségével nem csak egyetlen Z-kontraszt képét lehet begyűjteni. atom, hanem egyetlen atom veszteségi spektrum elektronenergiáját is összegyűjti. Vagyis az elektronmikroszkóp egyszerre tudja megszerezni az atomi léptékű anyagok atomi és elektronszerkezeti információit. Az egyes atomképek mintákban történő megfigyelése mindig is hosszú távú törekvése volt a tudományos közösségnek. Egy atom átmérője körülbelül 2-3mm 10 milliomodban. Ezért az egyes atomok helyzetének megkülönböztetéséhez körülbelül 0,1 nm felbontású elektronmikroszkópra van szükség, amelyet körülbelül 10 milliószor kell nagyítani. Az előrejelzések szerint ha az anyag méretarányát nanoméretűre csökkentjük, az anyag optikai, elektromos és egyéb fizikai és mechanikai tulajdonságai egyediek lehetnek. Ezért az olyan nanoanyagok, mint a nanorészecskék, nanocsövek és nanoszálak előállítása, valamint szerkezetük és tulajdonságaik kapcsolatának kutatása olyan kutatási hotspottá vált, amelyre az emberek nagy figyelmet fordítottak. Elektronmikroszkóp segítségével, általában transzmissziós elektronmikroszkópon ultranagy vákuumtér emissziós pisztollyal, 200 KV felett, nagy felbontású elektronmikroszkópos felvételeket lehet megfigyelni a nanofázisokról és nanoszálakról, az elektrondiffrakciós mintázatokról és a nanoanyagok elektronenergia-veszteségi spektrumáról. Például 0,4 nm belső átmérőjű szén nanocsöveket, Si-CN nanorudakat és Li-adalékolt Si félvezető nanohuzalokat figyeltek meg az elektronmikroszkópon. A biomedicina területén a nanokolloid arany technológia, a nano-szelén egészségügyi kapszulák, a nano-szintű organellum-struktúrák és a nanorobotok, amelyek akár baktériumok is lehetnek, figyelik az erekben a vérkoncentrációt és távolítják el a vérrögöket a vérben. hajókról elmondható, hogy mind kutatások. Elválaszthatatlan a szerszámos elektronmikroszkóptól. Röviden: a SEM és a TEM egyre fontosabbá válik az anyagtudományban, különösen a nanotechnológiában. A stabilitás és működőképesség javulása az elektronmikroszkópot már nem kevés szakember által használt műszerré, hanem népszerű eszközzé teszi; A nagyobb felbontás továbbra is az elektronmikroszkóp fejlesztésének legfontosabb iránya; a pásztázó elektronmikroszkóp és transzmissziós elektronmikroszkóp alkalmazása a jellemzésről és az elemzésről in situ kísérletekre és nano-látható feldolgozásra fejlődött; A fókuszált ionsugarat (FIB) egyre inkább alkalmazzák a nanoanyagok tudományos kutatásában; A nanoprototipizálás leghatékonyabb eszköze; a korrekciós STEM (Titan) célja: 3D szerkezet jellemzése 0,5Å felbontással 2008-ban.
5. A krioelektronmikroszkópia és a háromdimenziós rekonstrukciós technológia a bioelektronmikroszkópia jelenlegi kutatási gócpontjai. A krioelektronmikroszkópos technológia és a háromdimenziós rekonstrukciós technológia a bioelektronmikroszkópia jelenlegi kutatási gócpontjai. Elsősorban a krioelektronmikroszkópia (amely magában foglalja a krioelektronmikroszkópia folyékony hélium hideg színpadon történő alkalmazását is) és a számítógépes háromdimenziós képrekonstrukciós technológia alkalmazását tárgyalja a makromolekulák és komplexeik biológiai háromdimenziós szerkezetének meghatározására. Ilyen például a krio-elektronmikroszkópos módszer alkalmazása a vírusok háromdimenziós szerkezetének meghatározására, valamint a membránfehérjék kétdimenziós kristályainak növekedése egyrétegű lipidmembránokon, valamint ezek elektronmikroszkópos megfigyelése és elemzése. A strukturális biológia manapság felkeltette az emberek nagy figyelmét, mert a biológiai világot rendszerszempontból nézve különböző hierarchikus felépítésűek: egyed ® szerv ® szövet ® sejt ® biomakromolekula. A biomakromolekulák ugyan a legalacsonyabb szinten vannak, de meghatározzák a magas szintű rendszerek közötti különbségeket. A háromdimenziós szerkezet meghatározza a funkciót. A struktúra az alkalmazás alapja: gyógyszertervezés, genetikai módosítás, oltóanyag-kutatás és fejlesztés, mesterséges fehérjekészítés stb. Vannak, akik azt jósolják, hogy a szerkezetbiológia áttörései forradalmi változásokat hoznak a biológiában. Az elektronmikroszkópia a szerkezetmeghatározás egyik fontos eszköze. Az alacsony hőmérsékletű elektronmikroszkópia előnyei: a minta víztartalmú, a molekulák természetes állapotúak; mivel a mintát sugárzás károsítja, a megfigyeléshez alacsony dózisú technikát kell alkalmazni; a megfigyelési hőmérséklet alacsony, ami növeli a minta sugárzásállóságát; A minták különböző állapotúak lefagyasztásával megfigyelhetők a molekulaszerkezetek változásai. Ezekkel a technikákkal a különböző biológiai minták megfigyelési és elemzési eredményei közelebb állnak a valós állapothoz.
6. Egyre népszerűbbek a nagy teljesítményű CCD kamerák. Az elektronmikroszkópokban használt CCD-k előnyei a nagy érzékenység, az alacsony zajszint és a magas jel-zaj arány. Ugyanazon pixel alatt a CCD képalkotás gyakran jó átlátszósággal és élességgel rendelkezik, a színvisszaadás és az expozíció pedig garantáltan alapvetően pontos. A kamera képfelbontása/felbontása az, hogy hány pixelt szoktunk mondani. A gyakorlati alkalmazásokban a kamera Minél nagyobb a pixel, annál jobb a rögzített kép minősége. Ugyanazon kép esetén minél nagyobb a képpontok száma, annál erősebb a képelemzés képessége, de az általa rögzített adatmennyiség sokkal nagyobb lesz, így a tárolóeszközigény sokkal magasabb. A mai TEM területen az új fejlesztésű termékek teljes mértékben számítógépes vezérlésűek, a képfelvételt fotófilm helyett nagyfelbontású CCD kamera teszi teljessé. A digitális technológia trendje vezérli a TEM-alkalmazások forradalmát, sőt az egész laboratóriumi munkát minden szempontból. Főleg a képfeldolgozó szoftverek terén sok olyan dolog válik valóra, amit korábban lehetetlennek tartottak.
