Trend vývoja elektrónového mikroskopu novej generácie
1. Vysokovýkonné elektrónové mikroskopy s emisnou pištoľou sú čoraz populárnejšie a používané. Transmisný elektrónový mikroskop pištole s emisiou poľa môže poskytnúť vysoký jas a vysoko koherentný zdroj elektrónového svetla. Preto je možné komplexne analyzovať usporiadanie atómov a typy materiálov na atómovo-nanometrovej škále. V polovici-1990 rokov bolo na Taiwane len niekoľko desiatok jednotiek; teraz to stúplo na tisíce. V súčasnosti je v našej krajine viac ako sto poľných emisných delových transmisných elektrónových mikroskopov. Bežné skenovacie elektrónové mikroskopy s horúcim volfrámovým vláknom (elektrónovým) delom môžu dosiahnuť maximálne rozlíšenie 3.0nm; nová generácia kanónových skenovacích elektrónových mikroskopov s emisiou v poli môže mať rozlíšenie lepšie ako 1.0nm; Rozlíšenie je až 0,5nm-0,4nm. Medzi nimi môže environmentálny rastrovací elektrónový mikroskop dosiahnuť: skutočné "environmentálne" podmienky, vzorky možno pozorovať pri podmienkach 100-percentnej vlhkosti; biologické vzorky a nevodivé vzorky nemusia byť potiahnuté a môžu byť priamo na stroji na dynamické pozorovanie a analýzu; Tri použitia stroja." Tri pracovné režimy vysokého podtlaku, nízkeho podtlaku a „okolitého prostredia".
2. Malo by sa vyvinúť úsilie na vývoj novej generácie monochromátorov a korektorov sférickej aberácie na ďalšie zlepšenie rozlišovacej schopnosti elektrónových mikroskopov. Koeficient sférickej aberácie: koeficient sférickej aberácie Cs konvenčného transmisného elektrónového mikroskopu je asi mm; koeficient sférickej aberácie súčasného transmisného elektrónového mikroskopu bol znížený 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. Analýza elektrónovým mikroskopom smeruje k informatizácii a vytváraniu sietí. Pokiaľ ide o prístroje a vybavenie, súčasný operačný systém rastrovacieho elektrónového mikroskopu využíva úplne nové ovládacie rozhranie. Používateľovi stačí stlačiť myš, aby si uvedomil ovládanie tubusu šošovky elektrónového mikroskopu a elektrických častí, ako aj automatickú pamäť a nastavenie rôznych parametrov. Medzi rôznymi oblasťami je možné prostredníctvom sieťového systému vykonávať demonštrácie, ako je pohyb vzoriek, zmena režimov zobrazovania a nastavenie parametrov elektrónového mikroskopu. Aby bolo možné realizovať diaľkové ovládanie elektrónového mikroskopu.
4. Významné využitie elektrónového mikroskopu pri štúdiu nanomateriálov. Keďže presnosť analýzy elektrónového mikroskopu je blízka atómovej mierke, pomocou transmisného elektrónového mikroskopu s kanónom s emisiou poľa a elektrónového lúča s priemerom 0.13nm je možné nielen získať Z-kontrastný obraz jedného atóm, ale tiež zbierajú elektrónovú energiu spektra straty jedného atómu. To znamená, že elektrónový mikroskop môže súčasne získať informácie o atómovej a elektronickej štruktúre materiálov v atómovom meradle. Pozorovanie jednotlivých atómových obrazov vo vzorkách bolo vždy dlhodobou snahou vedeckej komunity. Priemer atómu je približne 2-3 mm v 10 milióntine. Preto na rozlíšenie polohy každého atómu je potrebný elektrónový mikroskop s rozlíšením približne 0,1 nm, ktorý je potrebné zväčšiť približne 10 miliónkrát. Predpokladá sa, že keď sa mierka materiálu zredukuje na nanoúroveň, optické, elektrické a iné fyzikálne a mechanické vlastnosti materiálu môžu byť jedinečné. Preto sa príprava nanomateriálov, ako sú nanočastice, nanorúrky a nanodrôty, ako aj výskum vzťahu medzi ich štruktúrami a vlastnosťami stali ohniskom výskumu, ktorému ľudia venovali veľkú pozornosť. Pomocou elektrónového mikroskopu, vo všeobecnosti na transmisnom elektrónovom mikroskope s pištoľou s ultravysokým vákuovým poľom s emisiou nad 200 KV, možno pozorovať snímky nanofáz a nanodrôtov z elektrónového mikroskopu s vysokým rozlíšením, elektrónové difrakčné vzory a spektrá strát elektrónovej energie nanomateriálov. Napríklad na elektrónovom mikroskope boli pozorované uhlíkové nanorúrky s vnútorným priemerom 0,4 nm, Si-CN nanorúdy a Li-dopované Si polovodičové nanodrôty. V oblasti biomedicíny, technológie nano-koloidného zlata, nano-selénových kapsúl na zdravotnú starostlivosť, nanoúrovňových organelových štruktúr a nanorobotov, ktoré môžu byť také malé ako baktérie, monitorujú koncentrácie krvi v cievach a odstraňujú krvné zrazeniny v krvi nádoby možno povedať, že sú všetky výskumy. Neoddeliteľné od nástrojového elektrónového mikroskopu. Stručne povedané: SEM a TEM sa stávajú čoraz dôležitejšími v materiálovej vede, najmä v nanotechnológii. Zlepšenie stability a prevádzkyschopnosti robí z elektrónového mikroskopu už nie prístroj používaný niekoľkými odborníkmi, ale obľúbený nástroj; vyššie rozlíšenie je stále najdôležitejším smerom pre vývoj elektrónového mikroskopu; aplikácia rastrovacieho elektrónového mikroskopu a transmisného elektrónového mikroskopu sa zmenila z charakterizácie a analýzy na in-situ experimenty a nano-viditeľné spracovanie; Fokusovaný iónový lúč (FIB) sa čoraz viac využíva vo vedeckom výskume nanomateriálov; Najvýkonnejší nástroj pre nanoprototypovanie; cieľ korekčného STEM (Titan): charakterizácia 3D štruktúry pri rozlíšení 0,5 Á v roku 2008.
5. Kryo-elektrónová mikroskopia a trojrozmerná rekonštrukčná technológia sú aktuálne výskumné miesta v bioelektrónovej mikroskopii. Technológia kryoelektrónovej mikroskopie a trojrozmerná rekonštrukčná technológia sú aktuálne výskumné oblasti v bioelektrónovej mikroskopii. Rozoberá najmä využitie kryoelektrónovej mikroskopie (ktorá zahŕňa aj aplikáciu kryoelektrónovej mikroskopie na studenom stupni tekutého hélia) a počítačovú technológiu trojrozmernej rekonštrukcie obrazu na určenie biologickej Trojrozmernej štruktúry makromolekúl a ich komplexov. Ako je použitie kryo-elektrónovej mikroskopie na určenie trojrozmernej štruktúry vírusov a rast dvojrozmerných kryštálov membránových proteínov na jednovrstvových lipidových membránach a ich pozorovanie a analýza elektrónovým mikroskopom. Štrukturálna biológia vzbudila v dnešnej dobe veľkú pozornosť ľudí, pretože pri pohľade na biologický svet zo systémového hľadiska má rôzne hierarchické štruktúry: jednotlivé ® orgán ® tkanivo ® bunka ® biomakromolekula. Hoci sú biomakromolekuly na najnižšej úrovni, určujú rozdiely medzi systémami na vysokej úrovni. Trojrozmerná štruktúra určuje funkciu. Štruktúra je základom aplikácie: dizajn liekov, genetická modifikácia, výskum a vývoj vakcín, konštrukcia umelých proteínov atď. Niektorí ľudia predpovedajú, že objavy v štrukturálnej biológii prinesú do biológie revolučné zmeny. Elektrónová mikroskopia je jedným z dôležitých prostriedkov na určovanie štruktúry. Výhody nízkoteplotnej elektrónovej mikroskopie sú: vzorka je v stave obsahujúcom vodu a molekuly sú v prirodzenom stave; pretože vzorka je poškodená žiarením, na pozorovanie sa musí použiť technika s nízkou dávkou; pozorovacia teplota je nízka, čo zvyšuje odolnosť vzorky voči žiareniu; Vzorky môžu byť zmrazené v rôznych stavoch, aby sa pozorovali zmeny v molekulárnych štruktúrach. Prostredníctvom týchto techník sú výsledky pozorovania a analýzy rôznych biologických vzoriek bližšie k reálnemu stavu.
6. Vysokovýkonné CCD kamery sú čoraz populárnejšie. Výhody CCD používaných v elektrónových mikroskopoch sú vysoká citlivosť, nízky šum a vysoký pomer signálu k šumu. Pod rovnakým pixelom má CCD zobrazovanie často dobrú priehľadnosť a ostrosť a reprodukcia farieb a expozícia môžu byť v zásade presné. Rozlíšenie obrazu/rozlíšenie fotoaparátu je to, koľko pixelov často hovoríme. V praktických aplikáciách fotoaparát Čím vyššie sú pixely, tým lepšia je kvalita zachyteného obrazu. Pre ten istý obrázok platí, že čím vyššie sú pixely, tým silnejšia je schopnosť analyzovať obrázok, ale množstvo údajov, ktoré zaznamená, bude oveľa väčšie, takže požiadavky na úložné zariadenia sú oveľa vyššie. V dnešnej oblasti TEM sú novovyvinuté produkty kompletne riadené počítačom a snímanie obrazu dopĺňa CCD kamera s vysokým rozlíšením namiesto fotografického filmu. Trend digitálnych technológií poháňa revolúciu TEM aplikácií a dokonca aj celej laboratórnej práce zo všetkých aspektov. Najmä v oblasti softvéru na spracovanie obrazu sa mnohé veci, ktoré sa v minulosti považovali za nemožné, stávajú realitou.
