Инновационные разработки в области растровой электронной микроскопии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Инновационные разработки в области растровой электронной микроскопии

растровый электронный микроскоп

Прогресс не стоит на месте, и двигателем этого прогресса является человеческая мысль! Пока одни устремляют все свои мысли на развитие идей и технологий для покорения космоса, другие пытаются увидеть и понять строение мельчайших частиц. Но как бы ни старались «первые», они не смогут обойтись без возможностей, которые могут предоставить «вторые», потому что прочность известных материалов не безгранична, а их физические свойства далеки от совершенства. «Вторая» группа людей включает в себя ученых, занимающихся исследованиями в области квантовой физики, наностуктур, наноэлектроники, кристаллофизики и др. Но любая ветвь науки, связанная с «наноразмерами» нуждается во вспомогательных средствах. Здесь то и вступает в «игру» РЭМ(SEM) - Растровая Электронная Микроскопия (Scanning Electron Microscopy). Без нее невозможно увидеть наномасштабы, к тому же это самый быстрый, безопасный для дорогостоящего оборудования и для «бесценного» образца способ исследования. Сейчас ведется гонка между лидирующими компаниями за создание микроскопа, который включал бы в себя все лучшие качества: высокую разрешающую способность, огромное увеличение, максимальное сведение аббераций в сторону нуля, наилучшую контрастность и конечно же простоту использования. На рынке растровых электронных микроскопов лидирующие позиции занимают Jeol, Nikon, Hitahi, Oxford Instruments, ASPEX. С каждым годом они все сильнее приближаются к своей цели - созданию микроскопа, который будет иметь характеристики, приближенные к совершенным.

Например, компания Jeol совсем недавно представила свои инновационные технологии, которые значительно упрощают работу и увеличивают скорость обработки данных. Одной из них является JASM-6200 Атмосферный Растровый электронный микроскоп ClairScope™ - сканирующий электронный микроскоп, позволяющий исследовать образцы на воздухе.

ClairScope™ состоит из инвертированного атмосферного растрового электронного микроскопа (ASEM), расположенного под образцом, и оптического электронного микроскопа, расположенного над образцом. ASEM отделен от растрового электронного микроскопа специальной тонкой пленкой, установленной в верхней части растрового электронного микроскопа. Пленка пропускает электронный пучок, но не пропускает воздух, отделяя таким образом образец, находящийся при атмосферном давлении, от вакуумной части электронного микроскопа. Для получения изображения высокого разрешения электронный пучок проецируется на образец, помещенный на тонкую пленку. Ту же самую область, наблюдаемую в обратно-рассеянных электронах от исследуемого образца, можно видеть с помощью оптического микроскопа, установленного сверху. Промежуточная тонкая пленка является частью кюветы, которую можно использовать в камере для выращивания клеток. Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие особенности данной модели: проведение электронно-микроскопического исследования при атмосферном давлении, наблюдение образца в оптический и электронный микроскопы, биологическое применение, расширение возможности оптического микроскопа.

Большинство биологов для своих исследований обычно используют оптический микроскоп. Однако разрешение оптического микроскопа из-за ограничения длины световой волны не может быть лучше, чем 0.2 мкм. В то время, как растровая электронная микроскопия (РЭМ) и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) позволяют достичь гораздо более высокого разрешения. Большинство образцов для исследования методами электронной микроскопии требует длительной подготовки образцов, включающей различные методики обезвоживания и сушки, которые у квалифицированного специалиста занимают несколько дней. Это одна из основных причин, почему РЭМ и ПЭМ, несмотря на их высокое разрешение, используются не так широко как оптические микроскопы. ClairScope™ создан для исследования образцов при атмосферном давлении с использованием ASEM. Это дает возможность получать изображения с высоким разрешением без предварительного проведения обезвоживания/высушивания, требующего высококвалифицированного специалиста. Подготовка образца сводится к нескольким простым шагам, занимающим около 10-15 минут. Это увеличивает эффективность и результативность проводимых исследований. Также ClairScope™ позволяет проводить исследование одной и той же области образца методом оптической микроскопии, и методом растровой электронной микроскопии ASEM. Это дает возможность исследовать образец методом оптической микроскопии, а затем получить снимки высокого разрешения интересующих областей. Используя данную систему, возможно определять ткани и белки, применяя флуоресценцию и оптическую микроскопию, и затем получить изображения высокого разрешения интересующих областей с помощью ASEM. Работая с ClairScope™, исследователь может изучать живые клетки методом оптический микроскопии, химически ограничив их движения, а для получения изображения с высоким разрешением - использовать при необходимости фиксацию и окрашивание. Клетки могут выращиваться в кювете для ClairScope™, так же как и в любой стандартной кювете. Так же существуют и другие применения этого микроскопа: наблюдение за процессом сушки, физическими процессами, исследование взаимодействия образца с электронным пучком.

Нельзя оставить без внимания фирму ASPEX из США, которая выпустила модель ASPEX EXplorer, представленную в напольном исполнении. Система обеспечивает полную интеграцию методов сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного спектрометрического анализа. Это позволяет одновременно получать изображения с высоким разрешением и обеспечивать быстрый неразрушающий поэлементный анализ материалов с автоматическим компьютерным подсчётом различных по форме, размерам и элементному составу частиц. Микроскоп позволяет определять частицы с особым химсоставом размером от 0.03 до 5 мм. Разрешение спектрометра до 135 эВ (разрешение ЭДС) с определением элементов от бора и выше. Прибор оснащён держателем до 6 образцов одновременно и имеет моторизованный привод стола с интерактивным макронавигатором. Кроме того микроскоп оснащен новейшими «с пылу-с жару» комплектующими, придающими ему массу технических характеристик: размер области анализа ЭДС от 30 нм до 5 мм, ускоряющее напряжение 0,2 -25 КэВ, передвижение предметного столика в трех плоскостях, однако по вертикальной оси передвижение осуществляется вручную, размеры камеры для образцов 180х230х140 мм, максимальный размер образца 6" (150 мм), доступность двух алгоритмов измерений RCA и CFA, эффективность обнаружения включений не менее 95%, точность измерения частиц 0.25 мкм и точнее, вероятность ложного определения частицы менее 1 на мм², скорость подсчета количества частиц до 33000 в час, скорость подсчета количества частиц (с расчётом состава, размера, морфологии и т.д.) до 10000 в час.

Хотелось бы еще отметить пару великолепных микроскопов этой фирмы:

· Модель ASPEX EXpress^X, представляющую собой компактный, настольный автоматизированный электронный сканирующий микроскоп с функцией энергодисперсионной спектрометрии, который оснащён автоматической системой низкого и высокого вакуума с разрешением 30 нм, разрешением спектрометра до 130 эВ и определением элементов от бора и выше. Микроскоп позволяет определять частицы с особым химсоставом размером от 0.1 до 5 мм, а программное обеспечение автоматически вычисляет их статистику.

· Модель ASPEX EXtreme, которая ориентирована на промышленное использование вследствие беспрецедентных мер, применяемых для защиты прибора от вибраций и ударов при работе. Прибор выполнен в виде единственного самодостаточного и транспортируемого модуля с усиленной защитой. Время готовности микроскопа сокращено до 5 минут.

Oxford Instruments - фирма, поставляющая комплектующие и программное обеспечение для микроскопов, тоже не стоит на месте. Совсем недавно она представила AZTEC - новую программную оболочку для электронно-зондового микроанализа на базе ОС Windows 7 (64 бит). Это программное обеспечение предоставляет следующие возможности:

· Новая технология ЭДС - микроанализа - `Tru-Q™ - используется для получения результатов, ранее достижимых только для экспертов в микроанализе

· Новая технология EBSD-микроанализа - `Tru-I™ - гарантирует, что Вы увидите только реальные различия в Ваших образцах

· AZTEC автоматически выполняет качественный и количественный анализ, коррекцию наложений и т.д. обеспечивая наилучшие результаты

· Настройка анализа под Ваши требования

· Не требуется никакой предварительной информации об образце - AZTEC обнаружит все элементы и выявит структуру.

Но на этом прогресс не останавливается, продолжаются разработки в области растровой электронной микроскопии. Ученые разрабатывают более новые способы и технические улучшения для упрощения использования и повышения качества изображений и надежности технического обеспечения.

Размещено на Allbest.ru