Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Νέα τεχνική για να επεκτείνουν τις δυνατότητες των συμβατικών μικροσκοπίων

Published on January 14, 2011 at 3:38 AM

Ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα επιστημονικά και ιατρικά εργαλεία για τη μελέτη και την κατανόηση ένα ευρύ φάσμα των υλικών, από βιολογικό ιστό στα μικροσκοπικά μαγνητικά συσκευές, σε μικροσκοπικό επίπεδο λεπτομέρειας.

Τώρα, ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) έχουν βρει ένα νέο και πιθανώς ευρέως εφαρμόσιμη μέθοδο για να επεκτείνουν τις δυνατότητες των συμβατικών ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης (συστημάτων διαχείρισης και ελέγχου). Περνώντας ηλεκτρονίων μέσα από ένα πλέγμα νανομετρική κλίμακα, οι επιστήμονες μετέδωσε το προκύπτον κύματα ηλεκτρονίων με τόση ορμή τροχιακό ότι διατηρείται ένα σχήμα τιρμπουσόν σε ελεύθερο χώρο.

NIST ερευνητές στριμμένα την επίπεδη wavefronts ηλεκτρονίων σε έναν ανεμιστήρα του έλικες χρησιμοποιώντας ένα πολύ λεπτό φιλμ με ένα σχέδιο 5-micron-διάμετρος της νανοκλίμακας σχισμές, το οποίο συνδυάζει την wavefronts για να δημιουργήσετε φόρμες σπείρα παρόμοια με μια εταιρεία κατασκευής ζυμαρικών διέλαση rotini.

Η εξέλιξη ανοίγει τη δυνατότητα προσαρμογής ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, το οποίο μπορεί να δει λεπτομέρειες από ό, τι πιό μικροσκοπικό οπτική μικροσκοπία και μπορούν να μελετήσουν ένα ευρύτερο φάσμα των υλικών από μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα, για τη γρήγορη και ανέξοδη απεικόνιση ενός μεγαλύτερου σετ των μαγνητικών και βιολογικά υλικά με ατομική κλίμακα ανάλυση.

«Το σχήμα σπιράλ και στροφορμής από αυτά τα ηλεκτρόνια θα μας επιτρέψει να εξετάσουμε μια μεγαλύτερη ποικιλία των υλικών με τρόπους που προηγουμένως ήταν απρόσιτες για τους χρήστες TEM», δήλωσε ο Ben McMorran, ένας από τους συντάκτες της επικείμενης ερευνητική εργασία. «Εξοπλισμός για ένα TEM με nanograting όπως χρησιμοποιήσαμε στο πείραμά μας θα μπορούσε να είναι μια χαμηλού κόστους τρόπος για να επεκτείνει δραματικά τις δυνατότητες του μικροσκοπίου."

Αν και NIST ερευνητές δεν ήταν η πρώτη για να χειριστείτε μια δέσμη ηλεκτρονίων με αυτόν τον τρόπο, η συσκευή τους ήταν πολύ μικρότερη, που χωρίζονται το fanned από δοκάρια 10 φορές πιο πολύ από τα προηγούμενα πειράματα, και περιστρέφεται μέχρι και τα ηλεκτρόνια με 100 φορές το τροχιακό ορμή. Αυτή η αύξηση της τροχιακής ορμής τους επέτρεψε να καθοριστεί ότι το ηλεκτρόνιο τιρμπουσόν, ενώ αξιοσημείωτη σταθερότητα, σταδιακά απλώνεται την πάροδο του χρόνου. Το έργο της ομάδας θα πρέπει να αναφερθεί στο 14 Ιανουαρίου, 2011, τεύχος του περιοδικού Science.

Τα ηλεκτρόνια σε δέσμες ηλεκτρονίων συμπεριφέρονται σαν rippling κύματα που κινούνται μέσα στο διάστημα σαν ένα κύμα φωτός, McMorran είπε. Σε αντίθεση με wavefronts του φωτός, που είναι εκατοντάδες νανόμετρα χώρια (μια απόσταση που ονομάζεται μήκος κύματος), τα μήκη κύματος των ηλεκτρονίων μετριέται σε picometers (trillionths του μέτρου), τα οποία τα καθιστούν ιδανικά για απεικόνιση μικροσκοπικά αντικείμενα, όπως τα άτομα, λόγω των συγκρίσιμων διαστάσεις τους . Σε μια συνηθισμένη δέσμη ηλεκτρονίων, το ηλεκτρόνιο wavefronts είναι σχετικά επίπεδη και ομοιόμορφη.

Για να γυρίσει τα ηλεκτρόνια και να τους δώσουμε τροχιακή ορμή, οι ερευνητές του NIST στριμμένα την επίπεδη wavefronts ηλεκτρονίων σε έναν ανεμιστήρα του έλικες χρησιμοποιώντας ένα πολύ λεπτό φιλμ με ένα σχέδιο 5-micron-διάμετρος της νανοκλίμακας σχισμές. Το μοτίβο επηρεάζει το σχήμα του ηλεκτρονίου wavefronts που διέρχεται από αυτό, ενισχύοντας κάποιες από τις κορυφές των κυμάτων και εξαλείφοντας ορισμένες από τις κοιλάδες κύμα, για να δημιουργήσετε ένα σπειροειδές σχήμα παρόμοιο με ένα maker ζυμαρικά διέλαση rotini. Αυτή η μέθοδος παράγει αρκετές δέσμες ηλεκτρονίων Fanning σε αντίθετες κατευθύνσεις, με κάθε δέσμης κατασκευασμένες από ηλεκτρόνια που τροχιά γύρω από την κατεύθυνση της δέσμης.

Οι ερευνητές γνώριζαν ότι ήταν επιτυχημένη γιατί όταν εντοπίζονται τα ηλεκτρόνια - που καταγράφηκαν ως τα εκατομμύρια των μεμονωμένων σωματιδίων δημιουργία μιας εικόνας - που είχαν σχηματίσει ντόνατ-όπως ή σπειροειδή σχέδια, αναφέροντας μια ελικοειδής σχήμα.

Η μετάδοση ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δημιουργεί εικόνες από τα γυρίσματα τρισεκατομμύρια των ηλεκτρονίων μέσα από ένα αντικείμενο και τη μέτρηση της απορρόφησής τους, παραμόρφωση και απώλεια ενέργειας. Συστημάτων διαχείρισης και ελέγχου είναι εξοπλισμένα με δέσμες ηλεκτρονίων τιρμπουσόν θα μπορούσε επίσης παρακολουθεί το πώς τα σωματίδια ασκούν ροπή σε ένα υλικό και το πώς ένα υλικό επηρεάζει την σπειροειδή μορφή των διαβιβαζόμενων ηλεκτρόνια, βοηθώντας τους επιστήμονες οικοδομήσουμε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της δομής του υλικού.

Για παράδειγμα, οι ειδικές αυτές δέσμες ηλεκτρονίων έχουν τη δυνατότητα να βοηθήσει να λάβει περισσότερες πληροφορίες από τα μαγνητικά υλικά.

«Ο μαγνητισμός, στο πιο θεμελιώδες, τα αποτελέσματά της από τα τέλη νηματουργίας και σε τροχιά", δήλωσε ο McMorran. "Έτσι, μια δέσμη ηλεκτρονίων που η ίδια μεταφέρει στροφορμή κάνει ένα καλό εργαλείο για διερευνητικά μαγνητικά υλικά."

Μια δέσμη ηλεκτρονίων τιρμπουσόν σχήμα, κατά την αλληλεπίδραση με ένα δείγμα, μπορεί να ασκήσει ροπή από το υλικό, με την ανταλλαγή στροφορμή με τα άτομά του. Με τον τρόπο αυτό, τα ηλεκτρόνια τιρμπουσόν μπορούσε να λάβει περισσότερες πληροφορίες κατά τη διαδικασία από ό, τι δοκάρια με τους απλούς ηλεκτρόνια, τα οποία δεν φέρουν αυτήν την τροχιακή στροφορμή.

Η τεχνική αυτή θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στη βελτίωση TEM εικόνες των διαφανών αντικειμένων όπως βιολογικά δείγματα. Βιολογικό υλικό μπορεί να είναι δύσκολο για την εικόνα σε κοινές συστημάτων διαχείρισης και ελέγχου, επειδή τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από αυτό χωρίς εκτροπής. Αλλά χρησιμοποιώντας δέσμες ηλεκτρονίων τιρμπουσόν, οι ερευνητές ελπίζουν να παρέχει υψηλής αντίθεσης, εικόνες υψηλής ανάλυσης των βιολογικών δειγμάτων με την εξέταση πώς να πάρει το wavefronts σπείρα διαστρεβλωμένη καθώς περνούν μέσα από τέτοιες διαφανή αντικείμενα.

Αν και δεν έχουν αυτές τις εφαρμογές απεικόνισης ακόμη αποδειχθεί, που παράγουν τα ηλεκτρόνια με τιρμπουσόν nanogratings σε TEM παρέχει ένα σημαντικό βήμα προς τη διεύρυνση των δυνατοτήτων των υφιστάμενων μικροσκόπια.

Πηγή: http://www.nist.gov/

Last Update: 5. October 2011 15:45

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit