Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

Novel teknikk for å Expand mulighetene til Konvensjonelle Mikroskoper

Published on January 14, 2011 at 3:38 AM

Elektronmikroskop er blant de mest brukte vitenskapelige og medisinske redskaper for å studere og forstå et bredt spekter av materialer, fra biologisk vev til miniatyr magnetiske enheter på små detaljnivåer.

Nå har forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) har funnet en ny og potensielt allment gjeldende metode for å utvide funksjonaliteten til konvensjonell girkasse elektronmikroskop (TEMS). Passerer elektroner gjennom en nanometer-skala rist, forskerne formidles den resulterende elektronet bølgene med så mye orbital momentum at de opprettholdt en korketrekker form i fritt rom.

NIST forskere vridd den flate elektronet wavefronts inn i en fan av helices hjelp av en meget tynn film med en 5-mikron-diameter mønster av nanoskala spaltene, som kombinerer wavefronts å lage spiral former som ligner på en pastamaskin ekstrudering rotini.

Utviklingen åpner muligheten for å tilpasse transmisjonselektronmikroskopi, som kan se tinier detaljer enn optisk mikroskopi og kan studere et bredere spekter av materialer enn scanning probe mikroskopi, for rask og rimelig avbildning av et større sett av magnetiske og biologiske materialer med atom-skala oppløsning.

"The spiral form og spinn av disse elektronene vil la oss se på et større utvalg av materialer på måter som tidligere var utilgjengelig for TEM brukere," sier Ben McMorran, en av forfatterne av den forestående forskning papir. "Outfitting en TEM med et nanograting som vi brukte i vårt eksperiment kan være en rimelig måte å dramatisk utvide mikroskop evner."

Selv NIST forskerne var ikke den første til å manipulere en stråle av elektroner på denne måten, var deres enhet mye mindre, skilte de viftet ut bjelkene 10 ganger mer utbredt enn tidligere forsøk, og spant opp elektroner med 100 ganger orbital momentum. Denne økningen i orbital momentum gjorde dem i stand til å fastslå at elektronet korketrekker, mens bemerkelsesverdig stabil, gradvis sprer seg ut over tid. Gruppens arbeid vil bli rapportert i 14 januar 2011, nummer av tidsskriftet Science.

Elektroner i elektron bjelker oppføre seg som rislende bølger som beveger seg gjennom rommet som en bølge av lys, sa McMorran. I motsetning wavefronts av lys, som er hundre nanometer hverandre (en avstand kalt bølgelengde), er de bølgelengder av elektroner målt i picometers (trillionths av en meter), som gjør dem ypperlig for imaging små objekter som atomer på grunn av deres sammenlignbare dimensjoner . I en vanlig elektronstråle, elektronet wavefronts er relativt flat og ensartet.

Å spinne opp elektroner og gi dem orbital momentum, vridd NIST forskerne flat elektronet wavefronts inn i en fan av helices hjelp av en meget tynn film med en 5-mikron-diameter mønster av nanoskala spaltene. Mønsteret påvirker formen på elektronet wavefronts passerer gjennom den, forsterke noen av bølge topper og eliminere noen av bølge daler, for å lage en spiral skjema som ligner på en pastamaskin ekstrudering rotini. Denne metoden gir flere elektron bjelker Fanning ut i forskjellige retninger, med hver stråle av elektroner som går i bane rundt retningen på strålen.

Forskerne visste at de var vellykket fordi da de oppdaget at elektroner - som ble registrert som millioner av individuelle partikler bygge opp et bilde - de hadde dannet smultring-liknende eller spiral mønster, som indikerer en spiralformede form.

Transmisjonselektronmikroskopi skaper bilder ved å skyte billioner av elektroner gjennom et objekt og måle deres absorpsjon, nedbøyning og energi tap. TEMS utstyrt med korketrekker elektron bjelker kan også overvåke hvordan partiklene utøve dreiemoment på et materiale og hvordan et materiale påvirker spiral form av overført elektroner, hjelpe forskerne å bygge et mer komplett bilde av materialets struktur.

For eksempel, disse spesielle elektron bjelker har potensial til å bidra til få mer informasjon fra magnetiske materialer.

"Magnetisme, på sitt mest fundamentale, resultater fra omkostningene spinning og bane," McMorran sa. "Så en elektronstråle som selv bærer dreieimpuls gjør et godt verktøy for sondering magnetiske materialer."

En stråle av korketrekker-formet elektroner, når vi samhandler med en prøve, kan utøve dreiemoment på materialet, ved å utveksle dreieimpuls med sine atomer. På denne måten kunne korketrekker elektronene innhente mer informasjon i prosessen enn bjelker med vanlige elektroner, som ikke bærer dette orbital dreieimpuls.

Denne teknikken kan også bidra til å forbedre TEM bilder av gjennomsiktige objekter som biologiske prøver. Biologisk materiale kan være vanskelig å avbilde i vanlige TEMS fordi elektroner passere gjennom den uten deflecting. Men ved hjelp av korketrekker elektron bjelker, håper forskerne å gi høy kontrast, høyoppløselige bilder av biologiske prøver ved å se på hvordan spiral wavefronts få forvrengt når de passerer gjennom slike gjennomsiktige objekter.

Selv om disse bildebehandlingsprogrammer ennå ikke har blitt påvist, produsere korketrekker elektroner med nanogratings i en TEM gir et betydelig skritt i retning av å utvide funksjonaliteten til eksisterende mikroskoper.

Kilde: http://www.nist.gov/

Last Update: 7. October 2011 14:55

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