Сэм микроскопия

Сэм микроскопия

Первый сканирующий электронный микроскоп был построен в 1938г. в Германии, но в пользование был впервые выпущен только в 1965г. При сканирующей электронной микроскопии поверхность образца сканируется тонким электронным лучом (зондом) по квадратному растру, и полученная информация передается на электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), покрытую люминифором с длительным послесвечением. Вторая ЭЛТ с малым послесвечением и высокой разрешающей способностью используется для получения фотографий с образца.

Любое явление, которое возникает в результате взаимодействия электронного луча и образца, может быть преобразовано электронным путем в видимое изображение. Первичные электроны, рассеянные поверхностью образца, вторичные электроны, «выбитые» из атомов этого образца, первичные адсорбированные электроны – все они несут информацию об исследуемом образце. Распределение элементов в образце может быть обнаружено при улавливании электронов, подвергшихся обратному рассеянию поверхностными слоями образца, поскольку элементы с большим атомным числом рассеивают больше электронов, чем элементы с меньшим атомным числом.

В сканирующем электронном микроскопе используется более низкое рабочее напряжение, чем в обычных просвечивающих электронных микроскопах. Как правило, такое напряжение равно 1-30 кВ.

Для исследования биологических образцов чаще всего используют излучающий способ сканирования. При этом образец испускает вторичные электроны с низкой энергией, излучаемые поверхностью образца. Используя такой способ сканирования, удается при оптимальных условиях добиться выявления деталей поверхности с разрешением 100Å. Благодаря огромной глубине фокуса сканирующего микроскопа, которая в сотни раз больше, чем у светового микроскопа, получается почти трехмерное изображение исследуемой поверхности.

Методы электронной микроскопии.

Метод напыления.

Почти все биологические объекты обладают низкой электропроводностью. С целью исключения накапливания зарядов и получения достаточно контрастной картины на поверхность образца напыляют металл. Для напыления используют металлы, характеризующиеся низкой степенью окисления, и их сплавы (золото, медь, алюминий, платина).

Напыление производят в специальной вакуумной камере путем нагрева и испарения металла в вакууме или «выбивания» атомов металла в результате действия ионов инертного газа. Металл, предназначенный для покрытия, закрепляют в специальном вольфрамовом испарителе. Под действием пропускаемого электрического тока в условиях вакуума испаритель нагревается до красного цвета, а помещенный в его воронку металл начинает плавиться. Атомы испаряющегося металла покрывают тонкой пленкой поверхность образца. Для того, чтобы пленка равномерно покрывала все неровности поверхности, столик с объектом вращается. Для исключения перегрева образца в момент напыления используют различные экраны.

Если объект имеет сложную конфигурацию, и металл не поникает во все углубления, контрастирование производят путем напыления углерода. Благодаря способности к рассеиванию в вакууме атомы углерода тончайшей пленкой равномерно покрывают все неровности. Ровный слой углеродного покрытия укрепляет поверхность объекта, защищает ее от атмосферной влаги и является удобной подложкой для покрытия металлом. Кроме того, углерод легко испаряется и настолько инертен, что ткань можно удалить, растворив ее. Напыленный на ткань металл называется репликой.

Недостатки метода: при обработке материала с неровной и пористой поверхностью не всегда удается получить равномерное покрытие; слой металлического покрытия может сгладить нежные морфологические образования; при длительном напылении происходит перегрев объекта, и поверхность его деформируется.

Читайте также:  Стоп дармоед инструкция по применению цена отзывы

Метод оттенения металлами.

Если пленка, образующая реплику, имеет равномерную толщину и одинаковый состав, то она, естественно, будет лишена контраста при просмотре в электронном микроскопе. Такой контраст реплике можно создать, напыляя под острым углом электроноплотное вещество, например, тяжелый металл. Атомы этого металла скопятся на той стороне поверхностных контуров, которая ближе к источнику напыления, а их количество на стороне, удаленной от напыления, будет меньше. Здесь можно провести аналогию с предметом, который находится под яркими лучами солнца: такой предмет освещен со стороны, обращенной к солнцу, а его противоположная сторона отбрасывает тень. Поэтому такой процесс напыления известен как «оттенение».

Если известны угол напыления θ и длина тени l, которую определяю, измеряя ее на негативном отпечатке, то высоту объекта (h) можно вычислить по формуле:

Нанесение реплики и оттенение можно проводить за один прием, если на поверхность объекта одновременно напылять платину и углерод.

Дата добавления: 2018-09-22 ; просмотров: 530 ;

Настольный растровый электронный микроскоп Jeol JCM-5000 (Neoscope) прибор может быть использован для:

  • • рутинной сканирующей микроскопии (до 30 нм),
  • • рутинной сканирующей микроскопии низкого вакуума.

Размещение: Василеостровская площадка.

Статус: эксплуатация в рабочем режиме.

ПЭ-СЭМ Tescan MIRA3 LMU

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия (СЭМ, РЭМ) позволяет получить изображения объёмных электронно-плотных образцов с высоким разрешением путём сканирования образцов тонко сфокусированным пучком электронов. Возможно получение информации о строении поверхности объекта (топографический контраст, вторичные электроны), о составе объекта (обратно-рассеянные электроны, анализ характеристического рентгеновского излучения) и некоторых других характеристик. Сканирующий электронный микроскоп Tescan MIRA 3 LMU c возможностью работы при низком вакууме и с напуском водяных паров может применяется в исследованиях биологических образцов для:

  • • сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения (до 1 нм),
  • • сканирующей электронной микроскопии в низковакуумном режиме для обводнённых и непроводящих образцов,
  • • сканирующей криоэлектронной микроскопии при температуре до -130 о С,
  • • энергодисперсионного микроанализа (ЭДА, EDS).

Размещение: Василеостровская площадка.

Статус: эксплуатация в рабочем режиме.

Принципиальная схема растровый электронный микроскоп (РЭМ), разрешение, увеличение. Типы сигналов, регистрируемые в РЭМ, режим картирования.

Растровый электронный микроскоп

В сканирующей или растровой электронной микроскопии (СЭМ или РЭМ) (рис. 16а) пучок электронов с первичной энергией

1-10кэВ фокусируется системой линз в пятно диаметром 1 – 10 нм на поверхности образца. Сфокусированный пучок сканируется по поверхности с помощью системы отклоняющих катушек синхронно с электронным пучком в видеотрубке, которая используется в качестве оптического дисплея. Оба электронных пучка управляются одним и тем же генератором сканирования, и увеличение — это просто отношение размеров дисплея и сканируемой области на поверхности образца ( M = L / l , см рис. 16а) . В сканирующей микроскопии используется детектирование различных сигналов, включая вторичные электроны, обратнорассеянные электроны, рентгеновское излучение и ток через образец (рис. 16б). Двумерная карта снимаемого сигнала и представляет собой изображение поверхности в сканирующем электронном микроскопе.

Читайте также:  Стоимость узи органов малого таза стоимость

Основные применения сканирующей электронной микроскопии связаны с визуализацией топографии и карты распределения элементов на поверхности (рис. 18). Чтобы рассмотреть природу контраста в различных режимах СЭМ, рассмотрим структуру энергетического спектра электронов, испускаемых с поверхности, облучаемой пучком электронов с энергией Ео (см. рис. 17 и 16в). Кроме пика упруго рассеянных электронов при энергии Ео спектр содержит широкий пик вторичных электронов (ВЭ) (от 0 до около 50эВ) и область неупругих обратнорассеянных электронов (ОРЭ) (от 50эВ до Ео). Оже-пики и пики потерь на возбуждение плазмонов и межзонных переходов также попадают в диапазон ОРЭ. Подбором соответствующего детектора можно контролировать сигнал электронов соответствующего энергетического диапазона.

К СЭМ предъявляют следующие требования: 1)условия СВВ; 2) виброизоляция

Рис. 16. а – Схематическая диаграмма, иллюстрирующая принцип работы сканирующего электронного микроскопа; б – Типы сигналов, генерируемых при облучении поверхности пучком первичных электронов; в – Энергетический спектр электронов, испускаемых образцом, облучаемым первичными электронами с энергией Ер. На спектре отмечены диапазоны энергий, соответствующие вторичным электронам (ВЭ), обратнорассеянным электронам (ОРЭ) и оже-электронам (ОЭ)

ВЭ, ОРЭ, Оже-элетроны, рентгеновское излучение.

Рис. 17. Схематическое изображение энергетического спектра электронов, показывающее наличие различных групп электронов, излучаемых образцом

Рис. 18. СЭМ изображения пленки Au толщиной 120 Å, напыленной при комнатной температуре на поверхность TiO 2 (110) и отожженной при 500° С, показывающие островки золота: а – при нормальном падении и б – под углом 45°

Основные типы сигналов, которые генерируются и детектируются в процессе работы РЭМ:

· вторичные электроны (ВЭ или режим рельефа)

· отражённые электроны (ОЭ или режим фазового контраста)

· дифракции отражённых электронов (ДОЭ)

· потери тока на образце (ПЭ или детектор поглощенных электронов)

· ток, прошедший через образец (ТЭ или детектор прошедших электронов)

· характеристическое рентгеновское излучение (РСМА или ренгеноспектральный микроанализ)

Все возможные типы детекторов, установленные на одном приборе встречаются крайне редко.

Пространственное разрешение сканирующего электронного микроскопа зависит от поперечного размера электронного пучка, который, в свою очередь зависит от электронно-оптической системы, фокусирующей пучок. Разрешение также ограничено размером области взаимодействия электронного зонда с образцом. Размер электронного зонда и размер области взаимодействия зонда с образцом намного больше расстояния между атомами мишени. Таким образом, разрешение сканирующего электронного микроскопа не достаточно для отображения атомных плоскостей и даже атомов, в отличие от современных просвечивающих микроскопов. Тем не менее, растровый электронный микроскоп имеет ряд преимуществ перед просвечивающим микроскопом. Это — визуализация сравнительно большой области образца, исследование массивных объектов (а не только тонких пленок), набор аналитических методов, позволяющих измерять состав и свойства изучаемого объекта.

Читайте также:  Суксаметония хлорид рецепт на латинском

В зависимости от конкретного прибора и параметров эксперимента, может быть получено разрешение от десятков до единиц нанометров. На 2009 год наилучшее разрешение было достигнуто на микроскопе Hitachi S-5500 и составило 0.4 нм (при напряжении 30 кВ)[10].

Как правило, наилучшее разрешение может быть получено при использовании вторичных электронов, наихудшее — в характеристическом рентгеновском излучении. Последнее связано с большим размером области возбуждения излучения, в несколько раз превышающим размер электронного зонда. При использовании режима низкого вакуума разрешение несколько ухудшается.

Порошковые материалы наносятся малым количеством, как правило, на проводящий углеродный скотч. Массивные (не порошковые) образцы фиксируются либо на тот же скотч, либо на серебряный или углеродный клей.

Если образцы непроводящие, то на них напыляется тонкий проводящий слой для снятия заряда и экранирования падающего пучка от накопленного в объеме материала заряда. Это может быть любое проводящее вещество, однако, чаще всего используют углерод, золото или сплав золота с палладием. Первый полезен для рентгеновского микроанализа. Напыление золота или сплава на его основе позволяет получать микрофотографии с бо́льшим увеличением (чаще всего без собственной визуализации). Иногда, в случае напыления золотом, бывают заметны нанесенные частицы или дефекты в напыленном слое. Однако при напылении золотом получаются более светлые изображения, по сравнению с углеродом. Если невозможно напыление пленки на образец, то возможно снятие зарядки с образца на вводимую в камеру атмосферу (обычно азот). Для получения более четких изображений в современных микроскопах возможно локальное подведение газа.

2.4. Сравнение ПЭМ и СЭМ

Приведем сравнение в виде таблицы.

Лучшее разрешение вплоть до атомного 0,2 нм

Куратор:

Адрес и координаты для связи:

197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2
Телефон: +7 (812) 372-54-22 доб. 2265
Электронная почта: LKartseva@binran.ru

Расположение:

Корпус №14, 1-й этаж, сканирующая электронная микроскопия

С использованием сканирующего электронного микроскопа Jeol JSM 6390LA проводятся работы по изучению поверхностного строения растений и грибов

Производитель: JEOL Ltd. (Япония). Год выпуска – 2007.

В России продукцию JEOL 50 лет представляет фирма Tokyo Boeki, которая обеспечивает не только продажу приборов, но и их сервис, а также поставку запчастей.

Современный сканирующий (растровый) электронный микроскоп с полностью автоматизированной системой электронной высококачественной оптики для изучения поверхности и анализа элементного состава широкого спектра образцов.

Эвцентрический столик образца имеет минимальный сдвиг поля зрения, а также фокуса при вращении образца. Держатель предназначен для наблюдения особенностей поверхности, в том числе, под разными углами. Камера и столик для изучения больших образцов (до 150мм диаметром). Интуитивно понятный интерфейс. Многопользовательская система.

Спектрометр с дисперсией по энергиям, по длинам волн и детектор картин дифракции отраженных электронов расширяют возможности микроскопа до аналитических. С помощью аналитических приставок возможно получение информации о морфологии поверхности и составе образца на субмикронном уровне, получать распределения элементов.

Ссылка на основную публикацию
Сырые яйца при холецистите
Начнем с латинского выражения «ab ovo». Если переводить дословно, то это означает «от яйца», а вообще выражение обычно используют, когда...
Сырая тыква слабит или крепит
Запор это систематическое замедленное опорожнение кишечника, что возникает в результате неправильной работы органов пищеварения и выделения. Человек испытывает вздутие живота,...
Сырная диета для похудения отзывы
Существует множество вариантов сырной диеты. Этот вкусный продукт лег в основу самых разных программ похудения, от более-менее длительных и сбалансированных,...
Сысоев кирилл александрович
Аллерголог, Иммунолог Заведующий отделением Стаж 26 лет Стоимость приема: 1800 Записаться на прием Средняя оценка Оценили 4 человека Отзывы о...
Adblock detector