Tendència de desenvolupament del microscopi electrònic de nova generació
1. Els microscopis electrònics d'emissió de camp d'alt rendiment són cada cop més populars i aplicats. El microscopi electrònic de transmissió de pistola d'emissió de camp pot proporcionar una font de llum electrònica d'alta brillantor i alta coherència. Per tant, la disposició atòmica i els tipus de materials es poden analitzar de manera exhaustiva a escala atòmica-nanomètrica. A mitjans-1990s, només hi havia unes quantes desenes d'unitats a Taiwan; ara s'ha disparat a milers. Actualment, hi ha més d'un centenar de microscopis electrònics de transmissió de canons d'emissió de camp al nostre país. Els microscopis electrònics d'exploració de canó de filaments de tungstè calent (electrons) convencionals només poden assolir una resolució de 3,0nm com a màxim; la nova generació de microscopis electrònics d'escaneig de canó d'emissió de camp pot tenir una resolució millor que 1,0nm; La resolució és tan alta com 0,5 nm-0,4 nm. Entre ells, el microscopi electrònic d'exploració ambiental pot aconseguir: condicions "ambientals" reals, les mostres es poden observar en condicions d'humitat del 100 per cent; les mostres biològiques i les mostres no conductores no necessiten ser recobertes, i poden estar directament a la màquina per a l'observació i anàlisi dinàmiques; Tres usos de la màquina". Tres modes de treball d'alt buit, baix buit i "ambient".
2. S'haurien de fer esforços per desenvolupar una nova generació de monocromadors i correctores d'aberracions esfèriques per millorar encara més la resolució dels microscopis electrònics. Coeficient d'aberració esfèrica: el coeficient d'aberració esfèrica Cs del microscopi electrònic de transmissió convencional és d'uns mm; el coeficient d'aberració esfèrica del microscopi electrònic de transmissió actual s'ha reduït 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'anàlisi del microscopi electrònic s'està movent cap a la informatització i la creació de xarxes. Pel que fa als instruments i equips, el sistema operatiu actual del microscopi electrònic d'escaneig ha utilitzat una interfície d'operació totalment nova. L'usuari només ha de prémer el ratolí per realitzar el control del barril de la lent del microscopi electrònic i les peces elèctriques, així com la memòria automàtica i l'ajust de diversos paràmetres. Entre diferents regions, es poden realitzar demostracions com ara moure mostres, canviar els modes d'imatge i ajustar els paràmetres del microscopi electrònic mitjançant el sistema de xarxa. Per tal de realitzar el control remot del microscopi electrònic.
4. La important aplicació del microscopi electrònic en l'estudi de nanomaterials. Com que la precisió de l'anàlisi del microscopi electrònic és propera a l'escala atòmica, amb un microscopi electrònic de transmissió de canó d'emissió de camp i un feix d'electrons amb un diàmetre de 0,13 nm no només es pot recollir la imatge de contrast Z d'una sola imatge. àtom, sinó que també recull l'energia electrònica d'un sol espectre de pèrdua d'àtom. És a dir, el microscopi electrònic pot obtenir simultàniament la informació d'estructura atòmica i electrònica dels materials a escala atòmica. Observar imatges atòmiques individuals en mostres sempre ha estat una recerca a llarg termini de la comunitat científica. El diàmetre d'un àtom és d'aproximadament 2-3mm en 10 milionèsimes. Per tant, per distingir la posició de cada àtom, cal un microscopi electrònic amb una resolució d'aproximadament 0,1 nm, i s'ha d'ampliar aproximadament 10 milió de vegades. Es preveu que quan l'escala del material es redueix a la nanoescala, les propietats òptiques, elèctriques i altres físiques i mecàniques del material poden ser úniques. Per tant, la preparació de nanomaterials com nanopartícules, nanotubs i nanofils, així com la investigació sobre la relació entre les seves estructures i propietats s'han convertit en un punt d'investigació al qual la gent ha prestat molta atenció. Utilitzant un microscopi electrònic, generalment en un microscopi electrònic de transmissió amb una pistola d'emissió de camp de buit ultra alt per sobre de 200KV, es poden observar imatges de microscopi electrònic d'alta resolució de nanofases i nanofils, patrons de difracció d'electrons i espectres de pèrdua d'energia electrònica dels nanomaterials. Per exemple, al microscopi electrònic s'han observat nanotubs de carboni amb un diàmetre interior de 0,4 nm, nanorodes de Si-CN i nanofils de semiconductors de Si dopats amb Li. En el camp de la biomedicina, la tecnologia d'or nano-col·loïdal, les càpsules de cura de la salut de nanoseleni, les estructures d'orgànuls de nivell nano i els nano-robots que poden ser tan petits com els bacteris, controlar les concentracions de sang als vasos sanguinis i eliminar els coàguls de sang a la sang. es pot dir que els vaixells són totes les investigacions. Inseparable de l'eina microscopi electrònic. En resum: SEM i TEM són cada cop més importants en la ciència dels materials, especialment en la nanotecnologia. La millora de l'estabilitat i l'operabilitat fa que el microscopi electrònic ja no sigui un instrument utilitzat per uns quants experts, sinó una eina popular; una resolució més alta segueix sent la direcció més important per al desenvolupament del microscopi electrònic; l'aplicació del microscopi electrònic d'escaneig i el microscopi electrònic de transmissió ha canviat des de la caracterització i l'anàlisi s'ha desenvolupat a experiments in situ i processament nanovisible; El feix d'ions focalitzats (FIB) s'ha utilitzat cada cop més en la investigació científica de nanomaterials; L'eina més potent per al nanoprototip; l'objectiu de STEM correctiu (Titan): caracterització de l'estructura 3D a una resolució de 0,5Å el 2008.
5. La microscòpia crioelectrònica i la tecnologia de reconstrucció tridimensional són els punts de recerca actuals en microscòpia bioelectrònica. La tecnologia de microscòpia crioelectrònica i la tecnologia de reconstrucció tridimensional són punts de recerca actuals en microscòpia bioelectrònica. Es tracta principalment de l'ús de la microscòpia crioelectrònica (que també inclou l'aplicació de la microscòpia crioelectrònica en una etapa freda d'heli líquid) i la tecnologia de reconstrucció d'imatges tridimensionals per ordinador per determinar l'estructura tridimensional biològica de macromolècules i els seus complexos. Com ara l'ús de la microscòpia crioelectrònica per determinar l'estructura tridimensional dels virus i el creixement de cristalls bidimensionals de proteïnes de membrana en membranes lipídiques monocapa i la seva observació i anàlisi al microscopi electrònic. La biologia estructural ha despertat l'atenció de la gent en l'actualitat, perquè mirant el món biològic des d'un punt de vista sistèmic, té diferents estructures jeràrquiques: individual ® òrgan ® teixit ® cèl·lula ® biomacromolècula. Tot i que les biomacromolècules es troben al nivell més baix, determinen les diferències entre sistemes d'alt nivell. L'estructura tridimensional determina la funció. L'estructura és la base d'aplicació: disseny de fàrmacs, modificació genètica, investigació i desenvolupament de vacunes, construcció de proteïnes artificials, etc. Algunes persones prediuen que els avenços en biologia estructural comportaran canvis revolucionaris a la biologia. La microscòpia electrònica és un dels mitjans importants per a la determinació de l'estructura. Els avantatges de la microscòpia electrònica a baixa temperatura són: la mostra es troba en estat que conté aigua i les molècules es troben en estat natural; com que la mostra està danyada per la radiació, s'ha d'utilitzar la tècnica de dosis baixes per a l'observació; la temperatura d'observació és baixa, cosa que millora la resistència a la radiació de la mostra; Les mostres es poden congelar en diferents estats per observar canvis en les estructures moleculars. Mitjançant aquestes tècniques, els resultats d'observació i anàlisi de diverses mostres biològiques s'acosten més a l'estat real.
6. Les càmeres CCD d'alt rendiment són cada cop més populars. Els avantatges dels CCD utilitzats als microscopis electrònics són l'alta sensibilitat, el baix soroll i l'alta relació senyal-soroll. Sota el mateix píxel, la imatge CCD sovint té una bona transparència i nitidesa, i es pot garantir que la reproducció i l'exposició del color són bàsicament precises. La resolució/resolució d'imatge de la càmera és la quantitat de píxels que sovint diem. En aplicacions pràctiques, la càmera Com més grans siguin els píxels, millor serà la qualitat de la imatge capturada. Per a la mateixa imatge, com més grans siguin els píxels, més gran serà la capacitat d'anàlisi de la imatge, però la quantitat de dades que enregistra serà molt més gran, de manera que els requisits del dispositiu d'emmagatzematge són molt més alts. En el camp actual de TEM, els productes recentment desenvolupats estan completament controlats per ordinador i l'adquisició d'imatges es completa amb una càmera CCD d'alta resolució en lloc d'una pel·lícula fotogràfica. La tendència de la tecnologia digital està impulsant la revolució de l'aplicació TEM i fins i tot tot el treball del laboratori des de tots els aspectes. Sobretot pel que fa al programari de processament d'imatges, moltes coses que en el passat es consideraven impossibles s'estan convertint en una realitat.
