Загальні відомості про просвічуючий електронний мікроскоп та компанію Hitachi

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Електронні мікроскопи знаходять своє застосування в різних галузях зокрема, як дослідницький інструмент у фізиці, електроніці, біології, фармацевтиці, медицині, матеріалознавстві. Поряд з цим прикладним значенням електронна мікроскопія є самостійним науковим напрямом предмет і цілі якого включають: удосконалення і розробку нових електронних мікроскопів і інших корпускулярних мікроскопів (наприклад, протонного мікроскопа) і приставок до них; розробку методик препарування досліджуваних зразків ; вивчення механізмів формування електроннооптичних зображень; розробку способів аналізу всілякої інформації (не лише зображень), що отримується за допомогою електронних мікроскопів [1] .

Hitachi Ltd. ? японський конгломерат, один з найбільших у світі. Заснований в 1910 році в місті Хітаті. Оборот компаніі складає 112,40 млрд. долларів, чисельність штату - 372 360 робітників.

Компанія відома дуже широким спектром інструментів: будівельним, електричним, електро-механічним, електронним , електронно-оптичним, медичним, та комплексним обладнанням. Однак наша зацікавленність зусереджується на просвічуючих електронних мікроскопах цієї фірми. Вони, як і решта іншої апаратури Hitachi має досить простий і дружній інтерфейс в поєднанні з гарними експлуатаційними характеристиками і сервісним обслуговуванням [2] .

Мета роботи полягає в вивченні конструкції, фізичних принципів роботи просвічуючих електронних мікроскопів, огляд ПЕМ марки Hitachi, визначення їх переваг та недоліків.



Розділ 1. Загальні відомості про ПЕМ та компанію Hitachi

просвічуючий мікроскоп hitachi аберація

1.1 Принцип дії, конструкція та основні характеристики ПЕМ

Просвічуючий електронний мікроскоп (ПЕМ) - це електроннооптичний прилад, в якому пучки електронів використовуються для формування зображення досліджуваного об'єкта. Електронні мікроскопи дозволяють побачити і вивчити будову окремих молекул, колоїдів, вірусів, кристалічних решіток, матеріалів, тощо. Найвищим досягненням сучасної електронної мікроскопії є візуалізація окремих атомів важких елементів і пряме спостереження кристалічної решітки. Електронні мікроскопи отримали широке поширення в практиці науково-дослідних робіт. Практично в кожному інституті фізико-хімічного та біологічного профілю використовується електронний мікроскоп. Електронний мікроскоп належить до числа найбільш корисних приладів в області методів дослідження мікроструктури речовини. Роздільна здатність мікроскопа ? здатність давати роздільне зображення точок розташованих у безпосередній близькості один до одного. В світловий оптиці межа дозволу дорівнює половині довжини хвилі (500 нм) використовуваного в мікроскопі випромінювання ? тобто близько 250 нм. Роздільна здатність електронного мікроскопа досягає 0,1нм. Довжина хвилі електронів в ПЕМ при енергії електронів 100 кеВ дорівнює 0,0037 нм, але таку високу роздільну здатність не вдається отримати через наявність некорегуємих аберацій електронної оптики. Електронний мікроскоп широко використовується в різних галузях науки і техніки. Наприклад, за допомогою електронного мікроскопа в біології досліджуються елементи клітин, структура білків, нуклеїнові кислоти, віруси та ін. У матеріалознавстві електронний мікроскоп дозволив вивчити процеси росту і кристалізації тонких плівок, структурні перетворення в процесі термічної обробки і механічного впливу. Практично всі розробки напівпровідникової електроніки пов'язані з використанням електронного мікроскопа для візуалізації дефектів і тонкої структури кристалів і шарів, виявлення причин відмов і т.д. Винахід електронної оптики належить Г.Бушу, який у 1926 р. повідомив про те, що магнітні і електростатичні поля, з осьової симетрією, діють на заряджені частинки як лінзи. Незабаром Де Бройль повідомив про перспективи створення електронного мікроскопа своєму учневі, винахіднику голографії Габору, який, однак, вважав це неможливим з причини того, що об'єкт, поміщений на шляху електронного пучка повинен згоріти. Тим не менш, в 1931 році німецький фізик Руска побудував перший електронний мікроскоп [3] .

На рис. 1.1 приведений просвічуючий електронний мікроскоп, який складається з електронної гармати і системи магнітних лінз, одні з яких служать для створення освітлюючого пучка з невеликим розхододженням, а інші для створення збільшеного зображення. електронний мікроскоп працює з тонкими об'єктами на просвіт. З товстими об'єктами робота проводитися на растрових (скануючих) електронних мікроскопах або з досліджуваного масивного зразка знімається тонка репліка для дослідження її в просвічуючому електронному мікроскопі.

-Електронна гармата: для одержання електронного пучка використовують явище термоелектронної емісії. Джерелом електронів є тонка вольфрамова нитка діаметром 0,1 мм V-образного вигину. Нитка нагрівається змінним струмом до температури 2700 ° С і стає джерелом електронів. Система, утворена катодом, анодом і ниткою розжарення називається електронною гарматою. Струм електронного пучка залежить від температури нитки.

-Конденсорні лінзи: виходячи з електронної гармати, пучок потрапляє в поле конденсорної лінзи, яка його фокусує і направляє на зразок.

-Об'єктивна лінза: служить для початкового збільшення зображення. Це дуже важлива частина мікроскопа, так як будь-які дефекти зображення що з'явилися в об'єктивній лінзі дають великі спотворення всього зображення в цілому. Для отримання великого збільшення фокусна відстань об'єктивної лінзи має бути якомога меншою. Для цього поле повинно бути, як можна сильніше і обмежене в просторі. Збільшення поля досягається шляхом збільшення числа витків.Для зменшення протяжності поля використовують оболонку - магнітопровід для котушки з феромагнітного матеріалу. Усередині розташовують полюсні наконечники, з малим зазором між полюсамиі з отвором діаметром 4-6 мм для проходу електронів і розміщення зразка. Цим досягається інтенсивне поле в малому обсязі. Так як в обмотці велике число витків і сильний струм, то система піддається нагріванню, отже, струм через котушку може змінюватися із часом. Це може викликати зміну фокусної відстані і розфокусування зображення. Для усунення впливу хроматичної аберації лінз застосовують водяне охолодження і електронну стабілізацію струму в лінзах. Об'єкт розташовується в безпосередній близькості від фокальній площині лінзи. Проходячи через зразок, електронний пучок розсіюється, відхиляючись від важких атомів і поглинаючись більш товстими ділянками. Для підвищення контрасту зображення в задній фокальній площині об'єктивної лінзи (площина первинного дифракційного зображення) встановлюється апертурна діафрагма, яка обрізає електрони, розсіяні на структурах з просторовими періодами меншими тих, зображення яких хочуть отримати.

-Проміжна і проекційна лінзи: проекційна лінза служить для подальшого збільшення зображення об'єкта та отримання його кінцевого зображення на екрані мікроскопа і на фотопластинці. Для плавної зміни збільшення і отримання більшого збільшення між об'єктивною і проекційною лінзами ставлять проміжну лінзу. Основні вузли та системи електронного мікроскопа:

Електронно-оптична система мікроскопа містить:

- Електронну гармату;

- Дві конденсорні лінзи;

- Камери зразків з двохкоординатним столиком переміщення препарату;

- Камери шлюзування зразків;

- Об'єктивну лінзу;

- Проміжну лінзу;

- Проекційну лінзу;

- Камери спостереження;

- Фотокамери з системою шлюзування фотопластинок або фотоплівки.

Система електроживлення містить:

- Високовольтне джерело стабілізованого живлення електронної гармати;

Рис. 1.1 Колонна ПЕМ: 1 - високовольтний кабель, 2 - електронна гармата, 3 - катодний вузел, 4 - керуючий електрод, 5 - анод, 6 - перша конденсорна лінза, 7 - друга конденсорна лінза, 8 - відхиляюча система юстування освітлювача, 9 - камера зразків, 10 - апертурна діафрагма об'єктиву, 11 - об'єктивна лінза, 12 - польова діафрагма, 13 - проміжна лінза, 14 - дифракційна камера, 15 - проекційна лінза, 16 - мікроскоп, 17 - камера спостереження

- Стабілізовані джерела живлення лінз;

- Пульти управління струмами і напругами.

Вакуумна система мікроскопа містить:

- Два механічних насоса попереднього розрідження (до 1.10 мм. Рт. Ст.);

- Два паромасляних дифузійних насоса (до 10 -7 мм. Рт. Ст.);

- Клапанний механізм управління вакуумною системою [3]. Це загальний та спрощенний набір вузлів та систем, в залежності від поставлених задач, деякі елементи можуть змінюватися (Тип і кількість насосів, наявність форбалону, додаткові камери, тощо.)

Коротка інформація про фірму Hitachi

Історія компанії Hitachi, назва якої означає "світанок", почалася з розробки торгового знаку Hitachi засновником компанії Наміхеі Одаіра, ще домоменту її заснування в 1910 році. Батьківщина Hitachi Ltd. ? Японія.

Сьогодні Hitachi випускає більше 20 тис. найменувань різних товарів і входить до 50 найбільших компаній світу. У числі досягнень компанії такі новаторські розробки, як випуск першого в Японії електродвигуна, розробка і випуск першого в світі емісійного електронного мікроскопа з надвисокою роздільною здатністю, розробка LCD модуля зі надширокі кутом огляду в 1996 році і багато інших.

У числі продукції, що випускається компанії побутова техніка, комп'ютери, напівпровідники, промислове обладнання, виробництво сучасних матеріалів та інформаційні системи, багато інших продуктів.

В Україні з численних продуктів компанії найбільш часто можна зустріти системи кондиціювання та побутові кондиціонери, жорсткі диски для ПК, відеокамери і телевізори.

Наукові дослідження і розробки

Щороку Hitachi витрачає близько 4 мільярдів євро на наукові дослідження і розробки в різних країнах світу. Над проектами працюють 16 900 учених в 32-х лабораторіях в співпраці з науковим співтовариством, промисловістю і урядами багатьох держав.

1958 Електронні мікроскопи: Hitachi завоювали Гран-прі на Всесвітній виставці в Брюсселі.

1976 Компанія успішно провела перший у світі дослід по створенню волоконно-оптичної системи зв'язку.

1978 Компанія створила перший у світі польовий емісійний електронний мікроскоп з рекордно високою роздільною здатністю.

1978 Компанія випустила найбільший і найшвидший комп'ютер того часу.

1978 Компанія вперше у світі провела спостереження мікрорівнів магнітного поля з використанням електронної голографії.

1989 Компанія розробила найшвидший у світі комп'ютер на надпровідникових елементах.

1990 Компанія випустила промисловий комп'ютер з найвищою швидкодією на той час.

1993 Компанія розробила нове покоління надшвидкісних потягів Shinkansen з максимальною експлуатаційною швидкістю 270 км/год.

2000 Компанія випустила першу у світі DVD-відеокамеру.

2000 Компанія також розробила нове покоління надшвидкісних потягів Shinkansen, що досягають швидкості 285 км/год.

2010 Hitachi 100 років.

2012 Hitachi припиняє виробництво телевізорів [2]



Розділ 2. Просвічуючі електронні мікроскопи виробництва фірми Hitachi

2.1 Просвічуючий електронний мікроскоп HU-11B

Рис. 2.1 Просвічуючий електронний мікроскоп HitachiHU-11B [4]

У 70-х роках ХХ сторіччя цей мікроскоп (рис. 2.1) був відомий, як мікроскоп з найбільшою роздільною здатністю (1.81 ангстрем). Він також відзначився простотою користування, мікроскопом цієї марки були обладнані понад 50 лабораторій світу. Зразки тримались в стерильних умовах завдяки спеціальній системі. Велика камера для зразків дозволяла швидко змінювати їх без порушення вакууму. Один мікроскопіст міг продивитись 168 знімків 20 зразків під різними збільшеннями впродовж 4 годин [4,5]. Характеристики мікроскопу приведені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 Характеристики мікроскопу HU-11B [4]

Роздільна здатність	0.5 нм
Прискорююча напруга	50, 75 та 100 кВ
Збільшення	1000 - 200 000
Нестабільність джерел живлення	1*10-6 хв-1
Нестабільність джерела прискорюючої напруги	1*10-5 хв-1
Вакуум	10-5 мм.рт.ст
Діаметр патрончику тримача зразків	3 мм

В якості об'єктів дослідження можуть бути вільні або на підкладинці шари металів, отримані вакуумним випаровуванням; тонкі зрізи біологічних такней; частинки аерозолів та коллоїдних розчинів; порошки; плівки - репліки з поверхонь масивних деталей та елементів точного машинобудівництва, оптики, мікросхем і т.д.

Рис. 2.2 Електронно-мікроскопічне зображення кристалічної решіткі псевдокристалу стеарату свинцю, отримане за допомогою ПЕМ HitachiHU-11B. Міжплощинна відстань дорівнює 5 нм. Прискорююча напруга дорівнює 75кВ [5]

На цьому рисунку:

а) - мікрофотографія поперечного зрізу фрагменту псевдокристалу; загальне збільшення 240000 крат, електронне - 100000 крат.

б) - мікрофотографія тогож кристалу з загальним збільшенням 40000 крат, електронне - 17000 крат; ділянка «а» виділена прямокутником

На рис. 2.2 показаний приклад електронно-мікроскопічного зображення кристалічної решіткі багатошарового псевдокристалу стеарату свинцю, виготовленного за методом Ленгмюра-Блоджетт, нанесенного на вуглецеву плівку з отворами , отриманий за допомогою ПЕМ HitachiHU-11B.

2.2 Просвічуючий електронний мікроскоп з польовою емісією Hitachi HF-3300

Навідміну від звичайних ПЕМ, де для покращення якості зображення використовуються щ-фільтри та Cs коректори астигматизму, які значно ускладнюють та здорожчують мікроскоп та накладають більші вимоги до рівня вібрацій в приміщенні та до рівня зовнішніх магнітних полів в HF-3300 (рис. 2.3) використовується принцип простоти та надійності. Конструкція джерела з холодною польовою емісією надає оптимальний баланс між енергетичним розкидом та яскравістю, обходячись без енергетичного фільтру. Характеристики представлені в таблиці 2.2. Також може бути обладнений наступними додатковими установками: РЕМ/ПЕМ доданок, детектор рентгенівського випромінювання з дисперсією за енергією, CCD-камера, спектрометр з малими втратами енергії електрона (EELS), тримач з подвійним столиком, тримач з підігрівачем, тримач з біпризмою та джерелом живлення, повітряний компресор, водяний циркулятор, система сфокусованного іонного пучка та сумісний з нею тримач (FIBsystem), нанопромінева функція електронної дифракції, тримач з обертаючимся столиком [6, 7].



Таблиця 2.2 Характеристики ПЕМ HitachiHF-3300 [7]

Роздільна здатність
За кристалічною решіткою	0.10 нм
По точкам	0.19 нм
Інформаційна межа	0.13 нм
Електронна оптика
Прискорююча напруга	100/200/300 кВ
Збільшення в режимі «Великих збільшень»	х2000 - х500000
Збільшення в режимі «Малих збільшень»	х200 - х500
Тримач зразків
Нахил	23.7°

Рис. 2.3 Просвічуючий електронний мікроскоп з польовою емісією HF-3300 [7].\



2.3 Просвічуючі електронні мікроскопиHitachiH-600 та H-800

Рис. 2.4 Просвічуючий електронний мікроскоп HitachiH-600 [8]

Мікроскоп за замовченням оснащений детектором Еверехарта-Торнлі, також може бути дооснащений тримачем з обертаючимся столиком. Підходить для морфологічних та мікроструктурних досліджень [8,9].

HitachiH-800 (рис. 2.5) - був розроблений для задовольнення широкого спектру наукових потреб ? від матеріалознавчих досліджень до біомедичних. Завдяки своїй модульності він може бути доступних в різноманітних варіантах, згідно з потребами користувача. Характеризується дуже зручним, та дружнім до користувача інтерфейсом. Перший в світі ПЕМ, що керується комп'ютером з прискорюючою напругою 200 кВ . Має довговічний катод з гексабориду лантану (LaB6), який забезпечує хорошу яскравість. Збільшення може варіюватися від 100 до 1000000 крат , роздільна здатність також варіюється, залежно від оснащення від 0.2 до 3 нм [10,11].

Рис. 2.5 Просвічуючий електронний мікроскоп Hitachi H-800 [11]

Рис. 2.6 Світлопольний ПЕМ-знімок спін-вентильного мультишару з гігантським магнітоопором [12]

2.4 Просвічуючий електронний мікроскоп HitachiHT7700

Просвічуючий електронний мікроскоп Hitachi HT7700 (рис. 2.7) призначений для роботи з біологічними об'єктами в медицині, фармакології, харчовій та аграрній індустрії. Ці об'єкти, як правило, мають слабкий контраст ідуже чутливі до дози електронного опромінення, тому для реєстрації зображення використовується високочутлива цифрова CCD камера з роздільною здатністю 2048 х 2048 пікселів. Це дозволяє оператору працювати при низької інтенсивності електронного пучка, яка свідомо не достатня для порушення звичного люмінесцентного екрана. Таке рішення надає ряд додаткових можливостей для автоматизації роботи оператора: автоматичне налаштування зображення, наприклад, застосовувати автофокус, автоконтраст або автостигматор [14, 15].

Рис. 2.7 Просвічуючий електронний мікроскоп HitachiHT7700 [15]

Завдяки простому переключенню від допоміжною камери до основної можна швидко вибрати цікаву нам ділянку зображення без спотворення зразку, та збільшити її автоматичним налаштуванням всїх параметрів (рис 2.8 - 2.9).

Всі знімки зберігаються автоматично в спеціальній базі данних, що має дружній інтерфейс, схожий на фото-альбом, в якому замість фотокарток - зменшені іконки знімків, натиснувши на які можна почати перегляд, на кожному знімку записані налаштування, при яких знімок був отриманий. (рис. 2.10)

Автоматичне передопромінення (AutoPre-Irradiation, API) - має істотне значення для зображення чутливих до пучка електронів зразків та їх стабілізації, з метою уникнення дрейфу. Оператори можуть обрати із декількох режимів, як показано на рис. 2.11 - повне сканування, рамкове сканування, та сканування за областю, для покращення результатів стабілізації зразка. Ця функція дуже ефективно зменшує пошкодження і дрейф зразка під час дослідження (рис. 2.12 ) .

Рис. 2.8 Знімок з допоміжної камери [15]



Рис. 2.9 Знімок з основної камери після перемикання [15]

Також мікроскоп обладнано системою автоматичнї серійної з'йомки, серійні знімки можуть автоматично збиратися і зберігатися. Новий зшиваючий алгоритм дозволяє «склеяти» окремі знімки в ціле , панорамне зображення з максимально можливою точністю. Для мікроскопа доступне наступне додаткове обладнання:

-Об'єктивна лінза з подвійним розривом (Double-GapObjectivelens ) дозволяє змінювати фокальну відстань лінзи для перемикання між режимами великого контрасту і великої роздільної здатності просто за допомогою потрібного софту.



Рис. 2.10 База даних зі знімками і налаштуваннями [15]

Рис. 2.11 Режими сканування [15]

-Електронно-промінева томографія. Завдяки автоматичному нахилу столика ±70 ° та унікальним алгоритмам реконструкції Hitachi, включаючи Топографічно Базовану Реконструкцію (ТБР) - можна робити високоякісні томографічні реконструкції.

-Двохосьова томографія - за допомогою двохосьової томографії та алгоритмів реконструкії можна побудовувати трьовимірні реконструкції з меншою кількостью артефактів та більш якісно. -Скануючий просвічуючий електронний мікроскоп - використовуючі обидва детектора для темних та яскравих полів можна добитися більшої чіткості через зменшення хроматичної аберації, а також, використовуючі додаткові високочутливі детектори розсіяних електронів, можна отримати більший контраст для елементів з малим атомним номером.

Рис. 2.12 До та після передопромінення відповідно [15]

-Лінзи високої роздільної здатності EXALENS ? нові об'єктивні лінзи, розроблені для НТ7700 , за рахунок зменшенного коефіцієнта сферичних аберацій може бути досягнута роздільна здатність в 0.144 нм на решітці при напрузі в 120кВ. Така лінза дає більшу роздільну здатність при менших прискорюваних напругах, що дуже корисно при дослідженні м'яких матеріалів, наноматеріалів на базі вуглецю та полімерів.

-Тримачі для зразків для будь-яких досліджень, а саме:

-Одинарний тримач з одинарним нахилом

-Тримач подвійного нахилу

-Один тримач на три зразки

-Тримач для порошків з підігрівом

-Обертаючийся тримач

-Тримач з трьома столиками

-Тримач для рентгенівського аналізу [15].

Характеристики просвічуючого мікроскопу Hitachi HT7700 представлені в таблиці 2.3

Таблиця 2.3 Характеристики ПЕМ Hitachi HT7700 [15]

Характеристика	Опис
Роздільна здатність (решітка)	0.204 нм (100 кВ) [0.144 нм для EXALENS]
Збільшення (Режим високих збільшень)	х200 - х200000 (Режим великого контрасту) х400 - х600000 (Режим великої роздільної здатності) (Система збільшення без обертання) [х200 - х300000 - РВК х2000-х800000 - РВРЗ для EXALENS ]
Режим малих збільшень	х50 - х1000
Прискорююча напруга	40-120 кВ ( Крокова зміна по 100В є доступною )
Лаштунок зразку	Еуцентричний гоніометричний лаштунок
Головна камера	8 мегапікселів, додаткові камери також доступні

2.5 Просвічуючий електронний мікроскоп H-9500

H-9500 (рис. 2.13) - це універсальний просвічуючий електронний мікроскоп з катодом з гексабориду лантану (LaB6), що дозволяє проводити дослідження на атомарному рівні широкого кола матеріалів в самих різних областях: від фармакології до матеріалознавства. Цей прилад виділяється своєю надійністю, стабільністю параметрів і високою продуктивністю. Мікроскоп найвищою мірою автоматизований і комп'ютеризований. Моторизований тримач зразка має п'ять ступенів свободи, а комп'ютер відстежує всі переміщення і запам'ятовує маршрут, дозволяючи досліднику повернутися в потрібне місце. Прилад може бути обладнаний коміркою Environmental chamber, яка дозволяє проводити експерименти insitu, наприклад, досліджувати реакцію газ-тверде тіло на атомарному рівні безпосередньо в колоні мікроскопа. Мікроскоп має високу пропускну здатність зразка, зміна якого триває 1 хвилину, а нарощування прискорюючої напруги та вмикання пучка - 5 хвилин. Має сумісний з Windows інтерфейс та великий спектр опціонально доступних столиків з різними функціями [16,17]. Характеристики мікроскопу наведені в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 Характеристики ПЕМ HitachiH-9500 [17].

Характеристика	Значення
Роздільна здатність
За кристалічною решіткою	0.1 нм
За точками	0.18 нм
Електронна оптика
Прискорююча напруга	100, 200, 300 кВ
Збільшення в режимі «Великого збільшення»	х1000 - х500 000
Збільшення в режимі «Середнього збільшення»	х4000 - х500 000
Збільшення в режимі «Малого збільшення»	х200 - х500
Тримач зразків
Переміщення, мм	X,Y: ± 1, Z: ± 0.3
Нахил:	± 15°

Рис. 2.13 Просвічуючий електронний мікроскоп HitachiH-9500 [16].

2.6 Просвічуючий/растровий електронний мікроскоп з коректором сферичних аберацій STEM/SEM HD-2700

Даний растровий просвічуючий мікроскоп (рис. 2.15), обладнаний коректором сферичної аберації, який був розроблений спільно з компанією «CEOS GmbH» (Німеччина, виконавчий директор: доктор Макс Хайдер), значно перевершує можливості звичайних скануючих просвічуючих мікроскопів і може бути використаний для досліджень в області нанотехнологій.Завдяки корекції сферичної аберації, яка обмежувала продуктивність електронних мікроскопів, було досягнуто роздільну здатність в 1,5 рази вище і струм в 10 разів вище, ніж в стандартних моделях мікроскопів.

Технічні характеристики:

- прилад працює в режимі сканування на просвіт (STEM);

-роздільна здатність 0,1 нм;

-локальність визначення елементного складу 2нм;

-картування зображення в характеристичних електронах зі швидкістю 50 мк сек / піксель;

-прискорююча напруга 200кВ;

-автоматичне моделювання зображення з використанням Z (атомний номер) -контраста;

-коректор сферичної аберації дозволяє досягти збільшення до 10 000 000 крат [18, 19].

Рис. 2.15 Просвічуючий/растровий електронний мікроскоп з коректором сферичних аберацій STEM/SEM MD-2700 [19]

Мікроскоп також може провести в автоматичному режимі юстування, виведення астигматизму, центрування пучка, автофокус, автоконтраст і може бути обладнений системою EELS (спектроскопія енергетичних втрат електронів) для аналізу легких елементів , за допомогою цієї системи можна отримати карту легкіх елементів протягом 40 секунд.



Розділ 3. Переваги та недоліки розглянутих мікроскопів

Почнемо с загальних переваг та недоліків, що притаманні більшості мікроскопів фірми Hitachi.

-Переваги: майже всі мікроскопи Hitachi мають дружній інтерфейс, комп'ютерне керування, а також, що дуже важливо, уніфіковани тримачі зразків, що означає, що зразок можна переносити з препаруючих приладів до мікроскопів, навіть не змінюючи їх положення, що є істотним для ПЕМ, оскільки зразок повинен бути дуже тонким для того, щоб пучок електронів міг крізь нього пройти.

-Недоліки: більшість мікроскопів Hitachi має катоди з гексабориду лантану (LaB6), що може розцінюватися і як перевага, через високі експлуатаційні характеристики матеріалу, і як недолік через його вартість.

Також всім ПЕМ Hitachi, як і всім остальним ПЕМ притаманний недолік, що обмежує товщину зразку, який можна дослідиди, що потребує додаткових приготуваннь.

Тепер, що стосується конкретних моделей:

HitachiHU-11B

-Переваги: простота використання, задовільна якість знімків при збільшенні 50-100 тис. крат.

-Недоліки: мала прискорююча напруга, роздільна здатність недостатня для проведення серйозних наукових досліджень, можливий знос рухомих деталей через великий вік самого мікроскопу, інтерфейс може виявитися занадто складним для початківців.

Hitachi HF-3300

-Переваги: дружній інтерфейс, простота користування, висока прискорююча напруга, атомарна роздільна здатність, відсутність потреби в щ-фільтрах за рахунок польової емісії, великий набір додаткового обладнання.

-Недоліки: збільшення обмежене значенням в 500 000, його може не вистачити для деяких спеціальних, складних досліджень, але для більшості задач повинно вистачати.

Hitachi H-600

-Переваги: РЕМ-пристройка, багато режимів роботи, непогана роздільна здатність, комп'ютеризованість.

-Недоліки: мала прискорююча напруга в 100 кВ, роздільної здатності може не вистачити для проведення досліджень кристалічної решітки при надвисоких збільшеннях.

Hitachi H-800

Переваги: модульність, можливість підлаштувати мікроскоп для вирішення більшості наукових задач, можливість роботи як на просвіт, так і в скануючому режимі з великою роздільною здатністю.

Недоліки: ПЕМ керується комп'ютером, що може завдати певних проблем при відмовах програмного забезпечення та неполадках, що можуть виникнути через комп'ютерні віруси.

Hitachi HT7700

Переваги: хороша роздільна здатність при малій прискорюючій напрузі, що знижує негативну дію на зразок, плавна зміна прискорюючої напруги, новітні алгоритми реконструкції та електронної томографії.

Недоліки: мікроскоп більш орієнтований на роботу з біологічними зразками, ніж з металами та напівпровідниками, що , в принципі не є недоліком, але робить мікроскоп менш цікавим з точки зору досліджень в області напівпровідникових технологій.

Hitachi H-9500

Переваги: універсальність, надійність, автоматизованість, хороша роздільна здатність, можливість досліджувати реакції між речовинами insitu, тобто на місті.

Недоліки: не виявлено

HitachiHD-2700 CF

Переваги: рекордне збільшення до х10000000, велика роздільна здатність, високий струм зразка, наявність коректора сферичної аберації, автоматичне моделювання, автоматичне юстування, фокусування, центрування пучка, виведення астигматизму.

Недоліки: Ціна - приблизно дорівнює 30 000 000 гривень [18] , таке велике збільшення в більшості випадків або не потрібне для досліджень, або через аберації неможливо отримати знімки. (Максимальне робоче збільшення в мікроскопі - 7 000 000 крат )



Висновки

У ході виконання курсової роботи були зроблені наступні висновки:

1. Японська фірма Hitachi виготовляла та продовжує виготовляти одні з кращих в світі просвічуючі електронні мікроскопи, деякі з розглянутих в цій роботі мікроскопів мали на свій час, або мають рекордні показники в роздільній здатності (HU-11B, 0.18 нм на решітці в 70х роках) , в збільшенні (HD-2700, якщо не на першому місті, то в п'ятірці рекордсменів), або просто були першими в своєму роді (H-800 -перший комп'ютерно керований мікроскоп)

2. Революційні технології дозволяють мікроскопам Hitachi отримувати знімки органічних зразків атомарної роздільної здатності без їх пошкодження, новітні алгоритми реконструкції та моделювання дозволяють будувати трьовимірні реконструкції досліджуваних структур.

3. Тримачі зразків, що уніфіковані з більшою частиною препаруючого обладнання Hitachiдають можливість перености в камеру мікроскопа разом зі столиком з будь-якого іншого сумісного приладу, без ризику пошкодити зразок.

4. Високий рівень комп'ютеризації та автоматизації максимально спрощує роботу з мікроскопом, збереження та проглядання знімків реалізується швидко і зручно за допомогою спеціально розроблених баз даних та алгоритмів керування ними.



Список використаних джерел

1. http://vseslova.com.ua/word/Елетронна мікроскопія-125151u - Електронна мікроскопія, дата доступу: 16.12.2014

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Hitachi - про компанію Hitachi, дата доступу: 06.12.2014

3.http://books.ifmo.ru/file/pdf/524.pdf ? Основи ПЕМ, Hitachi HU-11B дата доступу: 04.12.2014

4. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60182a788?journalCode=ancham ? Hitachi HU-11B дата доступу: 04.12.2014

5. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60236a804?journalCode=ancham? Hitachi HU-11B дата доступу: 04.12.2014

6. http://www.interlab.ru/katalog-produktsii/mikroskopiya-i-nanotehnologii/prosvechivayuschie-elektronnyie-mikroskopyi/hitachi-hf-3300 ? Hitachi HF-3300 дата доступу: 04.12.2014

7. http://www.hitachi-hta.com/sites/default/files/literature/HF-3300%20Flyer-0706.pdf ? Hitachi HF-3300 дата доступу: 04.12.2014

8. http://erc.ncat.edu/?equipmentID=34 ? Hitachi H-600 дата доступу: 04.12.2014

9. http://www.hht-eu.com/cms/4739.html ? Hitachi H-600 дата доступу: 04.12.2014

10. http://www.hht-eu.com/cms/4707.html ? Hitachi H-800 дата доступу: 05.12.2014

11. http://research.bsu.by/metrology_standardization/nano_phys_el/hitachi-h-800/ ? Hitachi H-800 дата доступу: 05.12.2014

12. http://jmicro.oxfordjournals.org/content/31/3/local/front-matter.pdf ? Hitachi H-800 дата доступу: 05.12.2014

13http://books.google.com.ua/ ? Hitachi H-800 дата доступу: 06.12.2014

14. http://www.interlab.ru/katalog-produktsii/mikroskopiya-i-nanotehnologii/prosvechivayuschie-elektronnyie-mikroskopyi/hitachi-ht7700? Hitachi HT7700, дата доступу: 06.12.2014

15. http://www.hitachi-hitec.com/global/em/tem/ht7700.html? Hitachi HT7700, дата доступу: 06.12.2014

16. http://www.interlab.ru/katalog-produktsii/mikroskopiya-i-nanotehnologii/prosvechivayuschie-elektronnyie-mikroskopyi/hitachi-h-9500 ? Hitachi H-9500, дата доступу: 04.12.2014

17. http://www.hitachi-hitec.com/global/em/tem/h9500.html? Hitachi H-9500, дата доступу: 06.12.2014

18. www.portalnano.ru/files/607 ? Hitachi HD-2700, дата доступу: 06.12.2014

19. http://kpfu.ru/staff/v-centre-39analiticheskoj-mikroskopii39-kfu-mogut-72711.html? Hitachi HD-2700, дата доступу: 06.12.2014

Размещено на Allbest.ru

...