Trend razvoja elektroničkog mikroskopa nove generacije
1. Visokoučinkoviti elektronski mikroskopi s pištoljem za emisiju polja sve su popularniji i sve se više primjenjuju. Transmisijski elektronski mikroskop s pištoljem za emisiju polja može pružiti izvor elektronske svjetlosti visoke svjetline i visoke koherencije. Stoga se atomski raspored i vrste materijala mogu sveobuhvatno analizirati na atomsko-nanometarskoj skali. Sredinom -1990-ih godina bilo je samo nekoliko desetaka jedinica u Tajvanu; sada se popeo na tisuće. Trenutno u našoj zemlji postoji više od stotinu prijenosnih elektronskih mikroskopa s emisionim oružjem. Konvencionalni skenirajući elektronski mikroskopi s vrućim volframovim filamentom (elektronom) mogu doseći razlučivost od najviše 3.0nm; nova generacija skenirajućih elektronskih mikroskopa s pištoljem za emisiju polja može imati razlučivost bolju od 1.0nm; Razlučivost je čak 0.5nm-0.4nm. Među njima, skenirajući elektronski mikroskop za okoliš može postići: stvarne uvjete "okoliša", uzorci se mogu promatrati u uvjetima 100 posto vlažnosti; biološki uzorci i nevodljivi uzorci ne moraju biti obloženi i mogu biti izravno na stroju za dinamičko promatranje i analizu; Tri upotrebe stroja". Tri načina rada visoki vakuum, niski vakuum i "ambijent".
2. Treba uložiti napore u razvoj nove generacije monokromatora i korektora sfernih aberacija kako bi se dodatno poboljšala rezolucija elektronskih mikroskopa. Koeficijent sferne aberacije: koeficijent sferne aberacije Cs konvencionalnog prijenosnog elektronskog mikroskopa je oko mm; koeficijent sferne aberacije trenutnog prijenosnog elektronskog mikroskopa smanjen je na 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. Analiza elektronskim mikroskopom ide prema kompjuterizaciji i umrežavanju. Što se tiče instrumenata i opreme, trenutni operativni sustav skenirajućeg elektronskog mikroskopa koristi potpuno novo operativno sučelje. Korisnik samo treba pritisnuti miš kako bi ostvario kontrolu nad cijevi leće elektronskog mikroskopa i električnim dijelovima, kao i automatsko pamćenje i podešavanje različitih parametara. Između različitih regija, demonstracije poput pomicanja uzoraka, mijenjanja načina snimanja i podešavanja parametara elektronskog mikroskopa mogu se izvesti putem mrežnog sustava. Da bi se realiziralo daljinsko upravljanje elektronskim mikroskopom.
4. Važna primjena elektronskog mikroskopa u istraživanju nanomaterijala. Budući da je točnost analize elektronskog mikroskopa bliska atomskoj ljestvici, upotrebom prijenosnog elektronskog mikroskopa s pištoljem za emisiju polja i elektronske zrake promjera 0.13nm ne može se prikupiti samo Z-kontrastna slika jednog atoma, ali također prikuplja energiju elektrona spektra gubitka jednog atoma. To jest, elektronski mikroskop može istovremeno dobiti podatke o atomskoj i elektronskoj strukturi materijala na atomskoj razini. Promatranje pojedinačnih atomskih slika u uzorcima oduvijek je bila dugoročna težnja znanstvene zajednice. Promjer atoma je oko 2-3 mm u 10 milijuntinki. Stoga je za razlikovanje položaja svakog atoma potreban elektronski mikroskop s razlučivošću od oko 0.1nm, a mora se povećati oko 10 milijun puta. Predviđeno je da bi optička, električna i druga fizikalna i mehanička svojstva materijala mogla biti jedinstvena kada se skala materijala smanji na nanorazinu. Stoga je priprema nanomaterijala kao što su nanočestice, nanocijevi i nanožice, kao i istraživanje odnosa između njihovih struktura i svojstava postali žarište istraživanja na koje ljudi obraćaju veliku pozornost. Pomoću elektronskog mikroskopa, općenito na prijenosnom elektronskom mikroskopu s ultra-visokim vakuumskim pištoljem za emisiju polja iznad 200 KV, mogu se promatrati slike visoke rezolucije nanofaza i nanožica, obrasci difrakcije elektrona i spektri gubitka energije elektrona nanomaterijala. Na primjer, ugljikove nanocijevi s unutarnjim promjerom od 0,4 nm, Si-CN nanošipke i Li-dopirane Si poluvodičke nanožice promatrane su na elektronskom mikroskopu. U području biomedicine, tehnologija nano-koloidnog zlata, nano-selenske kapsule za zdravstvenu njegu, strukture organela na nano razini i nano-roboti koji mogu biti mali poput bakterija, prate koncentracije krvi u krvnim žilama i uklanjaju krvne ugruške u krvi posude se može reći da su sva istraživanja. Neodvojiv od alatnog elektronskog mikroskopa. Ukratko: SEM i TEM postaju sve važniji u znanosti o materijalima, posebice nanotehnologiji. Poboljšanje stabilnosti i operativnosti čini elektronski mikroskop više ne instrumentom koji koristi nekoliko stručnjaka, već popularnim alatom; viša rezolucija još uvijek je najvažniji smjer razvoja elektronskog mikroskopa; primjena skenirajućeg elektronskog mikroskopa i prijenosnog elektronskog mikroskopa promijenila se od karakterizacije i analize do eksperimenata na licu mjesta i nano-vidljive obrade; Fokusirana ionska zraka (FIB) sve se više koristi u znanstvenim istraživanjima nanomaterijala; Najmoćniji alat za izradu nanoprototipa; cilj korektivnog STEM (Titan): 3D karakterizacija strukture pri rezoluciji od 0,5Å u 2008.
5. Krioelektronska mikroskopija i tehnologija trodimenzionalne rekonstrukcije trenutna su žarišta istraživanja u bioelektronskoj mikroskopiji. Tehnologija krioelektronske mikroskopije i tehnologija trodimenzionalne rekonstrukcije trenutna su žarišta istraživanja u bioelektronskoj mikroskopiji. Uglavnom se raspravlja o upotrebi krioelektronske mikroskopije (koja također uključuje primjenu krioelektronske mikroskopije na hladnom postolju tekućeg helija) i računalne tehnologije rekonstrukcije trodimenzionalne slike za određivanje biološke trodimenzionalne strukture makromolekula i njihovih kompleksa. Kao što je upotreba krioelektronske mikroskopije za određivanje trodimenzionalne strukture virusa i rast dvodimenzionalnih kristala membranskih proteina na jednoslojnim lipidnim membranama i njihovo promatranje i analiza elektronskim mikroskopom. Strukturna biologija danas je izazvala veliku pozornost ljudi, jer promatrajući biološki svijet sa sustavnog gledišta, on ima različite hijerarhijske strukture: pojedinac ® organ ® tkivo ® stanica ® biomakromolekula. Iako su biomakromolekule na najnižoj razini, one određuju razlike između sustava visoke razine. Trodimenzionalna struktura određuje funkciju. Struktura je osnova primjene: dizajn lijekova, genetska modifikacija, istraživanje i razvoj cjepiva, umjetna konstrukcija proteina, itd. Neki ljudi predviđaju da će otkrića u strukturnoj biologiji donijeti revolucionarne promjene u biologiju. Elektronska mikroskopija jedno je od važnih načina određivanja strukture. Prednosti niskotemperaturne elektronske mikroskopije su: uzorak je u stanju s vodom, a molekule su u prirodnom stanju; budući da je uzorak oštećen zračenjem, za promatranje se mora koristiti tehnika niske doze; temperatura promatranja je niska, što povećava otpornost uzorka na zračenje; Uzorci se mogu zamrznuti u različitim stanjima kako bi se promatrale promjene u molekularnim strukturama. Pomoću ovih tehnika rezultati promatranja i analize različitih bioloških uzoraka približavaju se stvarnom stanju.
6. CCD kamere visokih performansi postaju sve popularnije. Prednosti CCD-a koji se koriste u elektronskim mikroskopima su visoka osjetljivost, nizak šum i visok omjer signala i šuma. Pod istim pikselom, CCD slika često ima dobru prozirnost i oštrinu, a reprodukcija boja i ekspozicija mogu biti u osnovi točni. Rezolucija slike/razlučivost kamere je koliko piksela često kažemo. U praktičnim primjenama, kamera Što su pikseli veći, to je bolja kvaliteta snimljene slike. Za istu sliku, što su pikseli veći, to je jača mogućnost analize slike, ali količina podataka koje bilježi bit će puno veća, pa su zahtjevi za uređajem za pohranu puno veći. U današnjem području TEM-a, novorazvijeni proizvodi potpuno su računalno upravljani, a snimanje slike umjesto fotografskog filma dovršava CCD kamera visoke rezolucije. Trend digitalne tehnologije pokreće revoluciju primjene TEM-a, pa čak i cjelokupnog laboratorijskog rada sa svih aspekata. Osobito u pogledu softvera za obradu slike, mnoge stvari koje su se u prošlosti smatrale nemogućima postaju stvarnost.
