Tendance de développement du microscope électronique de nouvelle génération
1. Les microscopes électroniques à canon à émission de champ haute performance sont de plus en plus populaires et appliqués. Le microscope électronique à transmission à canon à émission de champ peut fournir une source de lumière électronique à haute luminosité et à haute cohérence. Par conséquent, l'arrangement atomique et les types de matériaux peuvent être analysés de manière exhaustive à l'échelle atomique du nanomètre. Au milieu-1990s, il n'y avait que quelques dizaines d'unités à Taïwan ; maintenant, il a grimpé à des milliers. À l'heure actuelle, il existe plus d'une centaine de microscopes électroniques à transmission à canon à émission de champ dans notre pays. Les microscopes électroniques à balayage conventionnels à filament de tungstène chaud (électronique) ne peuvent atteindre qu'une résolution de 3,0nm au maximum ; la nouvelle génération de microscopes électroniques à balayage à canon à émission de champ peut avoir une résolution meilleure que 1,0nm ; La résolution peut atteindre 0.5nm-0.4nm. Parmi eux, le microscope électronique à balayage environnemental peut atteindre : des conditions « environnementales » réelles, des échantillons peuvent être observés dans des conditions d'humidité de 100 % ; les échantillons biologiques et les échantillons non conducteurs n'ont pas besoin d'être revêtus et peuvent être directement sur la machine pour une observation et une analyse dynamiques ; Trois utilisations de la machine". Trois modes de travail de vide poussé, vide bas et "ambiant".
2. Des efforts devraient être faits pour développer une nouvelle génération de monochromateurs et de correcteurs d'aberration sphérique afin d'améliorer encore la résolution des microscopes électroniques. Coefficient d'aberration sphérique : le coefficient d'aberration sphérique Cs du microscope électronique à transmission classique est d'environ mm ; le coefficient d'aberration sphérique du microscope électronique à transmission de courant a été réduit à 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'analyse au microscope électronique évolue vers l'informatisation et la mise en réseau. En termes d'instruments et d'équipements, le système d'exploitation actuel du microscope électronique à balayage utilise une toute nouvelle interface de fonctionnement. L'utilisateur n'a qu'à appuyer sur la souris pour réaliser le contrôle du barillet de l'objectif du microscope électronique et des pièces électriques, ainsi que la mémoire automatique et le réglage de divers paramètres. Entre différentes régions, des démonstrations telles que le déplacement d'échantillons, la modification des modes d'imagerie et l'ajustement des paramètres du microscope électronique peuvent être effectuées via le système de réseau. Afin de réaliser la télécommande du microscope électronique.
4. L'application importante du microscope électronique dans l'étude des nanomatériaux. Étant donné que la précision d'analyse du microscope électronique est proche de l'échelle atomique, l'utilisation d'un microscope électronique à transmission à canon à émission de champ et d'un faisceau d'électrons d'un diamètre de 0.13nm peut non seulement collecter l'image en contraste Z d'un seul atome, mais également collecter l'énergie électronique d'un seul spectre de perte d'atome. Autrement dit, le microscope électronique peut obtenir simultanément les informations de structure atomique et électronique des matériaux à l'échelle atomique. L'observation d'images atomiques individuelles dans des échantillons a toujours été une quête à long terme de la communauté scientifique. Le diamètre d'un atome est d'environ 2-3mm en 10 millionièmes. Par conséquent, pour distinguer la position de chaque atome, un microscope électronique avec une résolution d'environ 0.1nm est nécessaire, et il doit être agrandi environ 10 million de fois. Il est prévu que lorsque l'échelle du matériau est réduite à l'échelle nanométrique, les propriétés optiques, électriques et autres propriétés physiques et mécaniques du matériau peuvent être uniques. Par conséquent, la préparation de nanomatériaux tels que les nanoparticules, les nanotubes et les nanofils, ainsi que la recherche sur la relation entre leurs structures et leurs propriétés sont devenues un point chaud de la recherche auquel les gens ont prêté une attention particulière. À l'aide d'un microscope électronique, généralement sur un microscope électronique à transmission avec un canon à émission de champ à ultra-vide supérieur à 200KV, des images au microscope électronique à haute résolution de nanophases et de nanofils, des modèles de diffraction électronique et des spectres de perte d'énergie électronique des nanomatériaux peuvent être observées. Par exemple, des nanotubes de carbone d'un diamètre intérieur de 0,4 nm, des nanotiges Si-CN et des nanofils semi-conducteurs Si dopés Li ont été observés au microscope électronique. Dans le domaine de la biomédecine, la technologie de l'or nano-colloïdal, les capsules de soins de santé au nano-sélénium, les structures d'organites au niveau nano et les nano-robots qui peuvent être aussi petits que des bactéries, surveiller les concentrations sanguines dans les vaisseaux sanguins et éliminer les caillots sanguins dans le sang on peut dire que les navires sont toutes les recherches. Indissociable de l'outil microscope électronique. En bref : SEM et TEM deviennent de plus en plus importants dans la science des matériaux, en particulier dans les nanotechnologies. L'amélioration de la stabilité et de l'opérabilité fait du microscope électronique non plus un instrument utilisé par quelques experts, mais un outil populaire ; une résolution plus élevée est toujours la direction la plus importante pour le développement du microscope électronique; l'application du microscope électronique à balayage et du microscope électronique à transmission est passée de la caractérisation et de l'analyse aux expériences in situ et au traitement nano-visible ; Le faisceau d'ions focalisé (FIB) est de plus en plus utilisé dans la recherche scientifique sur les nanomatériaux ; L'outil le plus puissant pour le nanoprototypage ; l'objectif du STEM correctif (Titan) : caractérisation de la structure 3D à une résolution de 0,5 Å en 2008.
5. La microscopie cryoélectronique et la technologie de reconstruction tridimensionnelle sont les points chauds de la recherche actuelle en microscopie bioélectronique. La technologie de microscopie cryoélectronique et la technologie de reconstruction tridimensionnelle sont des points chauds de la recherche actuelle en microscopie bioélectronique. Il traite principalement de l'utilisation de la cryo-microscopie électronique (qui comprend également l'application de la cryo-microscopie électronique sur une platine froide à l'hélium liquide) et de la technologie informatique de reconstruction d'images tridimensionnelles pour déterminer la structure tridimensionnelle biologique des macromolécules et de leurs complexes. Comme l'utilisation de la cryo-microscopie électronique pour déterminer la structure tridimensionnelle des virus et la croissance de cristaux bidimensionnels de protéines membranaires sur des membranes lipidiques monocouches et leur observation et analyse au microscope électronique. La biologie structurale suscite aujourd'hui une grande attention car, si l'on considère le monde biologique d'un point de vue systémique, il présente différentes structures hiérarchiques : individu ® organe ® tissu ® cellule ® biomacromolécule. Bien que les biomacromolécules soient au niveau le plus bas, elles déterminent les différences entre les systèmes de haut niveau. La structure tridimensionnelle détermine la fonction. La structure est la base de l'application : conception de médicaments, modification génétique, recherche et développement de vaccins, construction de protéines artificielles, etc. Certaines personnes prédisent que les percées en biologie structurale apporteront des changements révolutionnaires à la biologie. La microscopie électronique est l'un des moyens importants de détermination de la structure. Les avantages de la microscopie électronique à basse température sont les suivants : l'échantillon est dans un état contenant de l'eau et les molécules sont dans un état naturel ; parce que l'échantillon est endommagé par les radiations, une technique à faible dose doit être utilisée pour l'observation ; la température d'observation est basse, ce qui améliore la résistance aux radiations de l'échantillon ; Les échantillons peuvent être congelés dans différents états pour observer les changements dans les structures moléculaires. Grâce à ces techniques, les résultats d'observation et d'analyse de divers échantillons biologiques sont plus proches de l'état réel.
6. Les caméras CCD hautes performances deviennent de plus en plus populaires. Les avantages des CCD utilisés dans les microscopes électroniques sont une sensibilité élevée, un faible bruit et un rapport signal sur bruit élevé. Sous le même pixel, l'imagerie CCD a souvent une bonne transparence et une bonne netteté, et la reproduction des couleurs et l'exposition peuvent être garanties d'être fondamentalement précises. La résolution d'image/résolution de la caméra correspond au nombre de pixels que nous disons souvent. Dans les applications pratiques, la caméra Plus le nombre de pixels est élevé, meilleure est la qualité de l'image capturée. Pour la même image, plus les pixels sont élevés, plus la capacité d'analyse de l'image est forte, mais la quantité de données qu'elle enregistre sera beaucoup plus grande, de sorte que les exigences en matière de périphérique de stockage sont beaucoup plus élevées. Dans le domaine TEM d'aujourd'hui, les produits nouvellement développés sont entièrement contrôlés par ordinateur et l'acquisition d'images est complétée par une caméra CCD haute résolution au lieu d'un film photographique. La tendance de la technologie numérique entraîne la révolution de l'application TEM et même de l'ensemble du travail de laboratoire sous tous ses aspects. Surtout en termes de logiciels de traitement d'images, beaucoup de choses qui étaient considérées comme impossibles dans le passé deviennent une réalité.
