Электронная микроскопия in situ - In situ electron microscopy

Электронная микроскопия in situ это метод расследования, когда электронный микроскоп используется для наблюдения за реакцией образца на стимул в реальном времени. Из-за природы высокоэнергетического пучка электронов, используемого для изображения образца в электронном микроскопе, микроскописты давно заметили, что образцы обычно меняются или повреждаются электронным пучком. Начиная с 1960-х годов и используя просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ), ученые предприняли целенаправленные попытки модифицировать материалы, пока образец находился в камере для образцов, и получить изображения вызванных повреждений во времени.

Также в 1960-х гг. материаловеды с помощью ПЭМ начали изучать отклик электронно-прозрачных металлических образцов на облучение электронным пучком. Это было сделано для того, чтобы больше узнать об усталости металла во время авиационных и космических полетов. Эксперименты проводились на приборах с высокими ускоряющими напряжениями; разрешение изображения было низким по сравнению с субнанометровым разрешением, доступным для современных ПЭМ.

Улучшения в электронной микроскопии с 1960-х годов были направлены на повышение пространственного разрешения. Это потребовало повышения устойчивости всей платформы для визуализации, но особенно области вокруг предметного столика. Улучшенные системы захвата изображений с использованием устройство с зарядовой связью камеры и достижения в области предметных столиков в сочетании с более высоким разрешением привели к созданию систем, предназначенных для применения стимулов к образцам в специализированных держателях и захвата нескольких кадров или видео ответов образцов.

Помимо образцов материалов, электронная микроскопия in situ проводится на биологических образцах и используется для проведения экспериментов, включающих механические, химические, термические и электрические реакции. В ранних экспериментах в основном использовались ПЭМ, потому что изображение захватывается одним кадром, тогда как растровый электронный микроскоп должен перемещаться или сканировать образец во время воздействия стимулов, изменяя образец.

Ранние проблемы, которые ограничивали электронную микроскопию in situ, включали механическую вибрацию во всех масштабах (от самого микроскопа до образца), а также тепловые и электрические помехи, особенно на держателе образца. Все эти проблемы требовали быстрого захвата. Однако быстрое время захвата создает изображение с низким соотношение сигнал шум, ограничивает разрешение изображения, а также ограничивает время, доступное для проведения эксперимента.^[1]

Рекомендации

1. Банхарт, редактор, Florian (2008). Электронная микроскопия in situ с высоким разрешением. Сингапур: World Scientific. ISBN  978-9812797339.

Источники

• Бехар, В. (2005). Применение новой техники SEM для анализа гидратированных образцов. Микроскопия и анализ, 19 (4): 9-11.
• Чай, К. (2012). Жидкие графеновые ячейки облегчают электронно-микроскопические исследования образования нанокристаллов. Наноматериалы и нанотехнологии, 4,11-14
• Чен, Дж., Бадиоли, М., Гонсалес, П., Тонграттанасири, С., Хут, Ф., Осмонд, Дж., Спасенович, М., Сентено, А., Пескера, А., Годиньон, П., Элорза, А., * Камара, Н., де Абахо, Ф., Хилленбранд, Р., Коппенс, Ф. (2012). Оптическое наноизображение настраиваемых затвором графемных плазмонов. Природа, 487, 77-81.
• Дьяб, А.К.Ф. & Паунов, В.Н. (2010). Эмульсии, стабилизированные частицами, исследованы методом WETSEM. Мягкая материя, 6, 2613–2615.
• Феррейра П.Дж., Стах Э. и Мицуиси К. (2008). «Просвечивающая электронная микроскопия in-situ», Бюллетень MRS, Том 33, №2.
• Гилеади О. и Саббан А. (2003). Сперма кальмаров для яиц моллюсков: визуализация влажных образцов в сканирующем электронном микроскопе. Биол. Бык. 205: 177–179.
• Губта Б. Л. и Берридуг М. Дж. (1966) Покрытие из повторяющейся субъединицы на цитоплазматической поверхности плазматической мембраны в сальных сосочках мясной мухи calliphora erythrocephala (MEIG), исследование in situ с помощью электронной микроскопии. Краткие заметки. 376–382.
• Джу, Л., Гэн, Б., Хорнг, Б., Гирит, К., Мартин, М., Хао, З., Бехтель, Х., Лян, X., Зеттл, А., Шен, Р., И Ван Ф. (2011). Плазмоника графена для перестраиваемых метаматериалов терагерцового диапазона. Nature Nanotechnol, 6, 630–634.
• Камари Ю., Коэн Х., Шаиш А., Битцур Р., Афек А., Шен С., Вайнштейн А. и Харац Д. (2008). Характеристика атеросклеротических поражений с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) влажной ткани. Исследования диабета и сосудистых заболеваний, 5 (1): 44–47.
• Кац, А., Бентур, А., и Ковлер, К. (2007). Новая система для наблюдения на месте ранних реакций гидратации во влажных условиях с помощью обычного SEM. Исследование цемента и бетона 37, 32–37.
• Колмакова, Н., Колмаков, А. (2010). Сканирующая электронная микроскопия для мониторинга на месте межфазных процессов полупроводник-жидкость: восстановление с помощью электронов ионов Ag из водного раствора на поверхности нанопроволоки TiO2 с рутилом. J. Phys. Chem. 114, 17233–17237.
• Столл, Д.Д., Колмаков А. (2012) Электронно-прозрачные графеновые окна для сканирующей электронной микроскопии окружающей среды в жидкостях и плотных газах. Нанотехнологии 23, 50, 505704.
• Аль-Асади, Ахмед С., Чжан, Дж., Ли, Дж., Потырайло, Р.А., Колмаков, А. (2015). Разработка и применение установки переменной температуры для сканирующей электронной микроскопии в газах и жидкостях в условиях окружающей среды. Микроскопия и микроанализ 21 (3), 765-770.
• Лю, XH, Ван, JW, Лю, Ю., Чжэн, Х., Кусима, А., Хуан, С., Чжу, Т., Мао, С.Х., Ли, Дж., Чжан, Сулин, З., Лу , W., Tour, JM, & Huang, JY (2012). Просвечивающая электронная микроскопия in situ электрохимического литирования, делитирования и деформации отдельных графеновых нанолент. J, Carbon 50. 3836–3844.
• Мао, С., Лу, Г., и Чен, Дж. (2009). Исследование аэрозольных наночастиц с помощью просвечивающей электронной микроскопии с использованием углеродных нанотрубок. Наука об аэрозолях, 40, 180–184 ..
• Ниска, А., Каммингс, К.А., Вайнштейн, А., Надлер, Дж., Езов, Н., Грюнфельд, Ю., Гилеади, О. и Бехар В. (2004). Электронная микроскопия влажных тканей: тематическое исследование почечной патологии. Токсикологическая патология, 32: 357–363.
• Одахара, Г., Отани, С., Осима, К., Судзуки, М., Ясуэ, Т. и Кошикава, Т. (2011). Наблюдение на месте роста графена на Ni (111). Наука о поверхности 605, 1095–1098.
• Петков Н. (2013). ПЭМ in situ в реальном времени показывает рост, трансформацию и функционирование одномерных наноразмерных материалов: с точки зрения нанотехнологий. J, ISRN Нанотехнологии. (2013) 21.
• Pocza, J. F., Barna, A., & Barna, B. (1969) Процессы образования осажденных в вакууме пленок индия и термодинамические свойства субмикроскопических частиц, наблюдаемые с помощью электронной микроскопии in situ. J, Вакуумные архивы науки и технологий. (6) 4.
• QuantomiX Ltd. 2005 г. Доменное имя Quantomix.com выставлено на продажу. Узнать сейчас.
• Руах-Нир И., Зрихан О., Цабари Ю. (2006). Капсула для динамических исследований процессов гидратации на месте с помощью обычного SEM. Микроскопия и анализ, 20 (4): 19-21.
• Такаянаги, К., Яги, К., Кобагаши, К. и Хонджо, Г. (1978) Методы рутинной сверхвысокочастотной электронной микроскопии in situ процессов роста эпитаксиальных тонких пленок. J. Phys. E: Sci. Инструмент. (11) 441–448.
• Тиберж, С. (2004). Аппарат для визуализации жидкостей, клеток и других влажных образцов в сканирующей электронной микроскопии. Rev. Sci. Instrum., 75, 2280-2289.
• Торрес, Э. А., Рамирез, А. Дж. (2011) Сканирующая электронная микроскопия in situ. J, Наука и технология сварки и соединения. 16 (1) 68-78.
• Вэй, Т., Ло, Г., Фан, З., Чжэн, К., Ян, Дж., Яо, К., Ли, В., и Чжан, К. (2009) Приготовление композитов графенового нанолиста / полимера с использованием восстановления на месте - экстрактивного диспергирования. J, Carbon 47. 2290–2299.
• Е., Г., Брейгель, Б., Стровен, П. (2002) Характеристика развития микроструктуры и пористости материалов на основе цемента с помощью численного моделирования и анализа изображений ESEM, Материалы и структуры 35 (254): 603–613.
• Юк, Дж., Парк, Дж., Эрсиус, П., Ким, К., Хеллебуш, Дж., Кромми, Ф., Ли, Дж., Зеттл, А. И Пол, А. (2013). Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, наблюдающая механизмы роста коллоидных нанокристаллов с использованием графеновых жидких ячеек. Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.