اتجاه التنمية للجيل الجديد من المجهر الإلكتروني
1. أصبحت المجاهر الإلكترونية بمسدس الانبعاث الميداني عالية الأداء شائعة ومستخدمة بشكل متزايد. يمكن أن يوفر المجهر الإلكتروني لإرسال بندقية انبعاث انبعاث المجال سطوعًا عاليًا ومصدر ضوء إلكتروني عالي التماسك. لذلك ، يمكن تحليل الترتيب الذري وأنواع المواد بشكل شامل على مقياس النانومتر الذري. في منتصف -1990 ، لم يكن هناك سوى بضع عشرات من الوحدات في تايوان ؛ الآن ارتفع إلى الآلاف. في الوقت الحاضر ، هناك أكثر من مائة مجهر إلكتروني لنقل مسدس الانبعاث الميداني في بلدنا. يمكن أن تصل المجاهر الإلكترونية لمسح خيوط التنجستن الساخنة التقليدية (الإلكترون) إلى دقة تبلغ 3. 0 نانومتر على أعلى مستوى ؛ يمكن أن يكون للجيل الجديد من المجاهر الإلكترونية التي تعمل بمسح ضوئي لبندقية الانبعاث دقة أفضل من 1. 0 نانومتر ؛ الدقة تصل إلى 0. 5 نانومتر -0. 4 نانومتر. من بينها ، يمكن أن يحقق المجهر الإلكتروني الماسح البيئي: ظروف "بيئية" حقيقية ، يمكن ملاحظة العينات تحت ظروف رطوبة بنسبة 100 في المائة ؛ لا يلزم تغليف العينات البيولوجية والعينات غير الموصلة ، ويمكن وضعها مباشرة على الجهاز للمراقبة الديناميكية والتحليل ؛ ثلاثة استخدامات للماكينة "ثلاث طرق عمل للفراغ العالي والفراغ المنخفض و" البيئة المحيطة ".
2. ينبغي بذل الجهود لتطوير جيل جديد من أجهزة تصحيح الانحراف الأحادي اللون ومصححات الانحراف الكروي لزيادة تحسين دقة وضوح المجاهر الإلكترونية. معامل الانحراف الكروي: معامل الانحراف الكروي Cs للمجهر الإلكتروني التقليدي للإرسال حوالي مم ؛ تم تخفيض معامل الانحراف الكروي لمجهر الإلكترون النافذ الحالي إلى 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. تحليل المجهر الإلكتروني يتجه نحو الحوسبة والشبكات. فيما يتعلق بالأدوات والمعدات ، استخدم نظام التشغيل الحالي للميكروسكوب الإلكتروني الماسح واجهة تشغيل جديدة تمامًا. يحتاج المستخدم فقط إلى الضغط على الماوس لتحقيق التحكم في ماسورة عدسة المجهر الإلكتروني والأجزاء الكهربائية ، بالإضافة إلى الذاكرة التلقائية وتعديل المعلمات المختلفة. بين المناطق المختلفة ، يمكن إجراء العروض التوضيحية مثل نقل العينات وتغيير أوضاع التصوير وضبط معلمات المجهر الإلكتروني من خلال نظام الشبكة. من أجل تحقيق التحكم عن بعد بالمجهر الإلكتروني.
4. أهم تطبيقات المجهر الإلكتروني في دراسة المواد النانوية. نظرًا لأن دقة تحليل المجهر الإلكتروني قريبة من المقياس الذري ، باستخدام مجهر إلكتروني لإرسال بندقية انبعاث المجال وشعاع إلكتروني بقطر 0. لا يمكن لـ 13 نانومتر فقط جمع صورة تباين Z لمفردة ذرة ، ولكن أيضًا تجمع طاقة الإلكترون من طيف فقدان ذرة واحد. أي أن المجهر الإلكتروني يمكنه الحصول في وقت واحد على معلومات التركيب الذري والإلكتروني للمواد على النطاق الذري. لطالما كانت مراقبة الصور الذرية الفردية في العينات سعيًا طويل الأمد للمجتمع العلمي. قطر الذرة حوالي 2-3 ملم في 1 0 من المليون. لذلك ، لتمييز موضع كل ذرة ، يجب استخدام مجهر إلكتروني بدقة حوالي 0. 1 نانومتر ، ويجب تكبيره حوالي 1 0 مليون مرة. من المتوقع أنه عندما يتم تقليل حجم المادة إلى المقياس النانوي ، فإن الخواص البصرية والكهربائية وغيرها من الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمادة قد تكون فريدة من نوعها. لذلك ، أصبح تحضير المواد النانوية مثل الجسيمات النانوية والأنابيب النانوية والأسلاك النانوية ، فضلاً عن البحث حول العلاقة بين هياكلها وخصائصها ، نقطة ساخنة بحثية يوليها الناس اهتمامًا وثيقًا. باستخدام المجهر الإلكتروني ، بشكل عام على مجهر إلكتروني ناقل مع مسدس انبعاث مجال فراغ عالي للغاية فوق 200 كيلو فولت ، يمكن ملاحظة صور المجهر الإلكتروني عالية الدقة للأطوار النانوية والأسلاك النانوية وأنماط حيود الإلكترون وأطياف فقدان طاقة الإلكترون للمواد النانوية. على سبيل المثال ، لوحظت الأنابيب النانوية الكربونية بقطر داخلي يبلغ 0.4 نانومتر ، وأقراص Si-CN نانوية ، وأسلاك نانوية لأشباه الموصلات Li-doped Si على المجهر الإلكتروني. في مجال الطب الحيوي ، وتكنولوجيا الذهب النانوي الغرواني ، وكبسولات الرعاية الصحية بالنانو سيلينيوم ، وهياكل العضيات على مستوى النانو ، والروبوتات النانوية التي يمكن أن تكون صغيرة مثل البكتيريا ، ومراقبة تركيزات الدم في الأوعية الدموية ، وإزالة الجلطات الدموية في الدم يمكن القول أن السفن هي جميع الأبحاث. لا ينفصل عن أداة المجهر الإلكتروني. باختصار: أصبحت SEM و TEM أكثر أهمية في علوم المواد ، وخاصة تكنولوجيا النانو. إن تحسين الاستقرار وقابلية التشغيل يجعل المجهر الإلكتروني لم يعد أداة يستخدمها عدد قليل من الخبراء ، ولكنه أداة شائعة ؛ لا تزال الدقة العالية هي أهم اتجاه لتطوير المجهر الإلكتروني ؛ تغير تطبيق المجهر الإلكتروني الماسح والمجهر الإلكتروني النافذ من التوصيف والتحليل إلى التجارب في الموقع والمعالجة المرئية بالنانو ؛ تم استخدام الحزمة الأيونية المركزة (FIB) أكثر فأكثر في البحث العلمي للمواد النانوية ؛ أقوى أداة للنمذجة النانوية ؛ الهدف من STEM التصحيحي (Titan): توصيف هيكل ثلاثي الأبعاد بدقة 0.5 درجة في عام 2008.
5. المجهر الإلكتروني بالتبريد وتقنية إعادة البناء ثلاثية الأبعاد هما من النقاط الساخنة البحثية الحالية في المجهر الإلكتروني الحيوي. تعد تقنية المجهر الإلكتروني بالتبريد وتقنية إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد من النقاط الساخنة البحثية الحالية في المجهر الإلكتروني الحيوي. يناقش بشكل أساسي استخدام المجهر الإلكتروني بالتبريد (والذي يتضمن أيضًا تطبيق المجهر الإلكتروني بالتبريد على مرحلة الهيليوم السائل البارد) وتقنية إعادة بناء الصورة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر لتحديد الهيكل البيولوجي ثلاثي الأبعاد للجزيئات الكبيرة ومجمعاتها. مثل استخدام المجهر الإلكتروني بالتبريد لتحديد البنية ثلاثية الأبعاد للفيروسات ونمو بلورات ثنائية الأبعاد لبروتينات الغشاء على الأغشية الدهنية أحادية الطبقة ومراقبتها بالمجهر الإلكتروني وتحليلها. لقد أثارت البيولوجيا الهيكلية اهتمامًا كبيرًا لدى الناس في الوقت الحاضر ، نظرًا لأنه بالنظر إلى العالم البيولوجي من وجهة نظر نظامية ، فإنه يحتوي على هياكل هرمية مختلفة: جزيء عضوي ® خلية نسيج ® خلية ® حيوي. على الرغم من أن الجزيئات الحيوية هي في أدنى مستوى ، إلا أنها تحدد الاختلافات بين الأنظمة عالية المستوى. تحدد البنية ثلاثية الأبعاد الوظيفة. الهيكل هو أساس التطبيق: تصميم الأدوية ، التعديل الوراثي ، البحث عن اللقاح وتطويره ، بناء البروتين الاصطناعي ، إلخ. يتوقع بعض الناس أن الاختراقات في علم الأحياء البنيوي ستحدث تغييرات ثورية في علم الأحياء. يعد الفحص المجهري الإلكتروني أحد الوسائل المهمة لتحديد البنية. مزايا الفحص المجهري الإلكتروني منخفض الحرارة: العينة في حالة تحتوي على الماء ، والجزيئات في حالة طبيعية ؛ بسبب تلف العينة بالإشعاع ، يجب استخدام تقنية الجرعة المنخفضة للمراقبة ؛ درجة حرارة الملاحظة منخفضة ، مما يعزز مقاومة الإشعاع للعينة ؛ يمكن تجميد العينات في حالات مختلفة لمراقبة التغيرات في الهياكل الجزيئية. من خلال هذه التقنيات ، تكون نتائج المراقبة والتحليل للعينات البيولوجية المختلفة أقرب إلى الواقع.
6. أصبحت كاميرات CCD عالية الأداء أكثر شيوعًا. تتمثل مزايا أجهزة CCD المستخدمة في المجاهر الإلكترونية في الحساسية العالية والضوضاء المنخفضة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية. تحت نفس البكسل ، غالبًا ما يكون للتصوير بجهاز اقتران الشحنات شفافية ووضوح جيدان ، ويمكن ضمان دقة إعادة إنتاج الألوان والتعرض لها. دقة / دقة صورة الكاميرا هي عدد البكسلات التي نقولها غالبًا. في التطبيقات العملية ، الكاميرا كلما زادت وحدات البكسل ، كانت جودة الصورة الملتقطة أفضل. بالنسبة للصورة نفسها ، كلما زادت وحدات البكسل ، زادت القدرة على تحليل الصورة ، لكن كمية البيانات التي تسجلها ستكون أكبر بكثير ، وبالتالي فإن متطلبات جهاز التخزين أعلى بكثير. في مجال TEM اليوم ، يتم التحكم في المنتجات المطورة حديثًا بالكامل بواسطة الكمبيوتر ، ويتم الحصول على الصور بواسطة كاميرا CCD عالية الدقة بدلاً من فيلم فوتوغرافي. يقود اتجاه التكنولوجيا الرقمية ثورة تطبيق TEM وحتى العمل المخبري بأكمله من جميع الجوانب. خاصة فيما يتعلق ببرامج معالجة الصور ، أصبحت العديد من الأشياء التي كانت تعتبر مستحيلة في الماضي حقيقة واقعة.
