नई पीढ़ी के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विकास रुझान
1. उच्च-प्रदर्शन क्षेत्र उत्सर्जन गन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी तेजी से लोकप्रिय और प्रयुक्त हो रहे हैं। फ़ील्ड उत्सर्जन गन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप उच्च चमक और उच्च सुसंगतता इलेक्ट्रॉन प्रकाश स्रोत प्रदान कर सकता है। इसलिए, परमाणु-नैनोमीटर पैमाने पर परमाणु व्यवस्था और सामग्रियों के प्रकारों का व्यापक विश्लेषण किया जा सकता है। मध्य दशक में, ताइवान में केवल कुछ दर्जन इकाइयाँ थीं; अब यह बढ़कर हजारों में पहुंच गया है। वर्तमान में, हमारे देश में एक सौ से अधिक फील्ड एमिशन गन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप हैं। पारंपरिक हॉट टंगस्टन फिलामेंट (इलेक्ट्रॉन) गन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप उच्चतम स्तर पर केवल 3.5 एनएम के रिज़ॉल्यूशन तक पहुंच सकते हैं; फील्ड एमिशन गन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की नई पीढ़ी का रिज़ॉल्यूशन 1.{7}}nm से बेहतर हो सकता है; रिज़ॉल्यूशन 0.5nm-0.4nm जितना ऊंचा है। उनमें से, पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्राप्त कर सकता है: वास्तविक "पर्यावरणीय" स्थितियां, नमूने 100 प्रतिशत आर्द्रता स्थितियों के तहत देखे जा सकते हैं; जैविक नमूनों और गैर-प्रवाहकीय नमूनों को लेपित करने की आवश्यकता नहीं है, और गतिशील अवलोकन और विश्लेषण के लिए सीधे मशीन पर रखा जा सकता है; मशीन के तीन उपयोग"। उच्च वैक्यूम, कम वैक्यूम और "परिवेश" के तीन कार्य मोड।
2. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के रिज़ॉल्यूशन को और बेहतर बनाने के लिए मोनोक्रोमेटर्स और गोलाकार विपथन सुधारकों की एक नई पीढ़ी विकसित करने का प्रयास किया जाना चाहिए। गोलाकार विपथन गुणांक: पारंपरिक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का गोलाकार विपथन गुणांक Cs लगभग मिमी है; वर्तमान संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का गोलाकार विपथन गुणांक Cs तक कम कर दिया गया है<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. इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विश्लेषण कम्प्यूटरीकरण और नेटवर्किंग की ओर बढ़ रहा है। उपकरणों और उपकरणों के संदर्भ में, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के वर्तमान ऑपरेटिंग सिस्टम ने एक बिल्कुल नए ऑपरेशन इंटरफ़ेस का उपयोग किया है। उपयोगकर्ता को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप लेंस बैरल और विद्युत भागों के नियंत्रण के साथ-साथ स्वचालित मेमोरी और विभिन्न मापदंडों के समायोजन का एहसास करने के लिए केवल माउस को दबाने की जरूरत है। विभिन्न क्षेत्रों के बीच, नमूने ले जाना, इमेजिंग मोड बदलना और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप मापदंडों को समायोजित करना जैसे प्रदर्शन नेटवर्क सिस्टम के माध्यम से किए जा सकते हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के रिमोट कंट्रोल का एहसास करने के लिए।
4. नैनो पदार्थों के अध्ययन में इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का महत्वपूर्ण अनुप्रयोग। चूंकि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की विश्लेषण सटीकता परमाणु पैमाने के करीब है, इसलिए फील्ड एमिशन गन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और 0.13nm व्यास वाले एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके न केवल एकल की Z-कंट्रास्ट छवि एकत्र की जा सकती है। परमाणु, लेकिन एकल परमाणु हानि स्पेक्ट्रम की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा भी एकत्र करता है। अर्थात्, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप परमाणु पैमाने पर सामग्रियों की परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक संरचना की जानकारी एक साथ प्राप्त कर सकता है। नमूनों में व्यक्तिगत परमाणु छवियों का अवलोकन करना हमेशा से वैज्ञानिक समुदाय का दीर्घकालिक प्रयास रहा है। एक परमाणु का व्यास 1{7}} मिलियनवें भाग में लगभग 2-3मिमी होता है। इसलिए, प्रत्येक परमाणु की स्थिति को अलग करने के लिए, लगभग 0.1 एनएम के रिज़ॉल्यूशन वाले एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की आवश्यकता होती है, और इसे लगभग 1 0 मिलियन बार बढ़ाया जाना चाहिए। यह अनुमान लगाया गया है कि जब सामग्री का पैमाना नैनोस्केल तक कम हो जाता है, तो सामग्री के ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल और अन्य भौतिक और यांत्रिक गुण अद्वितीय हो सकते हैं। इसलिए, नैनोकणों, नैनोट्यूब और नैनोवायर जैसे नैनोमटेरियल की तैयारी, साथ ही उनकी संरचनाओं और गुणों के बीच संबंधों पर शोध एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है जिस पर लोगों ने बारीकी से ध्यान दिया है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, आमतौर पर 200KV से ऊपर एक अल्ट्रा-हाई वैक्यूम फील्ड उत्सर्जन गन के साथ ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप पर, नैनोफेज और नैनोवायर की उच्च-रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियां, इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न और नैनोमटेरियल्स के इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रा को देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, 0.4एनएम के आंतरिक व्यास वाले कार्बन नैनोट्यूब, सी-सीएन नैनोरोड्स, और ली-डोप्ड सी सेमीकंडक्टर नैनोवायर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप पर देखे गए। बायोमेडिसिन के क्षेत्र में, नैनो-कोलाइडल गोल्ड तकनीक, नैनो-सेलेनियम स्वास्थ्य देखभाल कैप्सूल, नैनो-स्तरीय ऑर्गेनेल संरचनाएं, और नैनो-रोबोट जो बैक्टीरिया जितने छोटे हो सकते हैं, रक्त वाहिकाओं में रक्त सांद्रता की निगरानी करते हैं, और रक्त में रक्त के थक्कों को हटाते हैं। जहाजों को सभी शोध कहा जा सकता है। उपकरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से अविभाज्य। संक्षेप में: SEM और TEM सामग्री विज्ञान, विशेषकर नैनोटेक्नोलॉजी में अधिक से अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं। स्थिरता और संचालन क्षमता में सुधार से इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप अब कुछ विशेषज्ञों द्वारा उपयोग किया जाने वाला उपकरण नहीं रह गया है, बल्कि एक लोकप्रिय उपकरण बन गया है; इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के विकास के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन अभी भी सबसे महत्वपूर्ण दिशा है; स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का अनुप्रयोग लक्षण वर्णन और विश्लेषण से बदलकर इन-सीटू प्रयोगों और नैनो-दृश्य प्रसंस्करण में विकसित हो गया है; नैनो-सामग्री के वैज्ञानिक अनुसंधान में फोकस्ड आयन बीम (एफआईबी) का अधिक से अधिक उपयोग किया गया है; नैनोप्रोटोटाइपिंग के लिए सबसे शक्तिशाली उपकरण; सुधारात्मक एसटीईएम (टाइटन) का लक्ष्य: 2008 में 0.5Å रिज़ॉल्यूशन पर 3डी संरचना लक्षण वर्णन।
5. क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और त्रि-आयामी पुनर्निर्माण तकनीक बायोइलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में वर्तमान अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी तकनीक और त्रि-आयामी पुनर्निर्माण तकनीक जैव-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में वर्तमान अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं। यह मुख्य रूप से मैक्रोमोलेक्यूल्स और उनके परिसरों की जैविक त्रि-आयामी संरचना को निर्धारित करने के लिए क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (जिसमें तरल हीलियम शीत चरण पर क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का अनुप्रयोग भी शामिल है) और कंप्यूटर त्रि-आयामी छवि पुनर्निर्माण तकनीक के उपयोग पर चर्चा करता है। जैसे कि वायरस की त्रि-आयामी संरचना और मोनोलेयर लिपिड झिल्ली पर झिल्ली प्रोटीन के दो-आयामी क्रिस्टल की वृद्धि और उनके इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप अवलोकन और विश्लेषण को निर्धारित करने के लिए क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग। संरचनात्मक जीव विज्ञान ने आजकल लोगों का अत्यधिक ध्यान आकर्षित किया है, क्योंकि जैविक दुनिया को प्रणालीगत दृष्टिकोण से देखने पर, इसमें विभिन्न पदानुक्रमित संरचनाएँ होती हैं: व्यक्तिगत® अंग® ऊतक® कोशिका® बायोमैक्रोमोलेक्यूल। यद्यपि बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स निम्नतम स्तर पर हैं, वे उच्च-स्तरीय प्रणालियों के बीच अंतर निर्धारित करते हैं। त्रि-आयामी संरचना कार्य निर्धारित करती है। संरचना अनुप्रयोग का आधार है: दवा डिजाइन, आनुवंशिक संशोधन, टीका अनुसंधान और विकास, कृत्रिम प्रोटीन निर्माण, आदि। कुछ लोगों का अनुमान है कि संरचनात्मक जीव विज्ञान में सफलता जीव विज्ञान में क्रांतिकारी परिवर्तन लाएगी। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी संरचना निर्धारण के महत्वपूर्ण साधनों में से एक है। कम तापमान वाले इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के फायदे हैं: नमूना पानी युक्त अवस्था में है, और अणु प्राकृतिक अवस्था में हैं; क्योंकि नमूना विकिरण से क्षतिग्रस्त हो गया है, अवलोकन के लिए कम खुराक वाली तकनीक का उपयोग किया जाना चाहिए; अवलोकन तापमान कम है, जो नमूने के विकिरण प्रतिरोध को बढ़ाता है; आणविक संरचनाओं में परिवर्तन देखने के लिए नमूनों को विभिन्न अवस्थाओं में जमाया जा सकता है। इन तकनीकों के माध्यम से विभिन्न जैविक नमूनों के अवलोकन और विश्लेषण परिणाम वास्तविक स्थिति के करीब होते हैं।
6. उच्च प्रदर्शन वाले सीसीडी कैमरे अधिक से अधिक लोकप्रिय हो रहे हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में उपयोग किए जाने वाले सीसीडी के फायदे उच्च संवेदनशीलता, कम शोर और उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात हैं। एक ही पिक्सेल के तहत, सीसीडी इमेजिंग में अक्सर अच्छी पारदर्शिता और तीक्ष्णता होती है, और रंग प्रजनन और एक्सपोज़र मूल रूप से सटीक होने की गारंटी दी जा सकती है। कैमरे का छवि रिज़ॉल्यूशन/रिज़ॉल्यूशन हम अक्सर कितने पिक्सेल कहते हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, कैमरे में जितने अधिक पिक्सेल होंगे, कैप्चर की गई छवि की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी। एक ही चित्र के लिए, पिक्सेल जितना अधिक होगा, छवि का विश्लेषण करने की क्षमता उतनी ही मजबूत होगी, लेकिन यह रिकॉर्ड किए गए डेटा की मात्रा बहुत बड़ी होगी, इसलिए भंडारण उपकरण की आवश्यकताएं बहुत अधिक हैं। आज के टीईएम क्षेत्र में, नए विकसित उत्पाद पूरी तरह से कंप्यूटर-नियंत्रित हैं, और छवि अधिग्रहण एक फोटोग्राफिक फिल्म के बजाय एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन सीसीडी कैमरे द्वारा पूरा किया जाता है। डिजिटल प्रौद्योगिकी का चलन टीईएम एप्लिकेशन और यहां तक कि सभी पहलुओं से संपूर्ण प्रयोगशाला कार्य में क्रांति ला रहा है। विशेष रूप से इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर के संदर्भ में, कई चीजें जिन्हें अतीत में असंभव माना जाता था, वे वास्तविकता बन रही हैं।
