Welcome to Qinsun Instruments Co., Limited.
- +86-21-6780 0179 |
- info@qinsun-lab.com |
- Customer Services
Sinds de uitvinding van de optische microscoop in de 16e eeuw heeft de elektronenmicroscoop in het begin van de 20e eeuw de inherente diffractielimiet van de optische microscoop (ongeveer 200 nanometer) doorbroken. Het kan gemakkelijk individuele atomen oplossen, maar voor de wereld op subatomaire schaal is deze resolutie verre van voldoende.
In 2018 werkte David Muller, een professor Applied and Engineering Physics (AEP) aan de Cornell University, samen met natuurkundeprofessoren Sol Gruner en Veit Elser om een elektronenmicroscoop te ontwikkelen met de hoogste beeldresolutie ter wereld op destijds Pixel Array Detector (EMPAD).
De reden waarom de elektronenmicroscoop een veel hogere resolutie kan verkrijgen dan de optische microscoop is omdat zijn electrongolflengte is veel kleiner dan de golflengte van zichtbaar licht, maar de lens van de elektronenmicroscoop heeft deze evenredige precisie niet. Helaas hangt de resolutie van een elektronenmicroscoop grotendeels af van de numerieke apertuur van de lens.
Bij traditionele camera's is het numerieke diafragma het omgekeerde van het f-getal (diafragmawaarde), dus hoe kleiner het f-getal, hoe hoger de resolutie. Over het algemeen is het f-getal van een goede camera ongeveer iets minder dan 2, terwijl het f-getal van een elektronenmicroscoop ongeveer 100 is. Het gebruik van de aberratiecorrector kan dit terugbrengen tot ongeveer 40, maar dat is het niet genoeg.
Er is een inherent defect in de lens van een elektronenmicroscoop dat aberratie wordt genoemd. soort afwijking. De rol van aberratiecorrectoren is echter altijd beperkt. Om meerdere aberraties te corrigeren, moet een reeks correctie-eenheden worden gebruikt, net als bril op bril zetten en bril weer opzetten,waardoor het hele instrument opgeblazen en onhandig wordt.
Het voormalige wereldrecord van elektronenmicroscoopresolutie - sub-Angstrom resolutie, dat werd verkregen door gebruik te maken van een aberratie-gecorrigeerde lens en een ultrahoge elektronenbundelenergie van 300keV (300.000 elektronvolt). Atomaire bindingen zijn in de orde van grootte van één tot twee angström lang, dus sub-angstrom resolutie stelt wetenschappers in staat om gemakkelijk afbeeldingen van individuele atomen op te lossen.
Met behulp van de EMPAD-detector nam het Muller-team een enkellaags molybdeendisulfide met een dikte van één atoomlaag als observatiemonster en verkreeg de nieuwste ultramoderne beeldresolutie van het elektron microscoop zonder een aberratiecorrector te gebruiken. Wereldrecord - 0,39 Angstrom, deze doorbraak brak het vorige resolutierecord. Maar om technische redenen werkt de machine alleen op ultradunne monsters van enkele atomen dik.
Na drie jaar heeft het onderzoeksteam van Cornell University onlangs een nieuwe elektronenmicrofoon ontwikkeldscope pixelarray-detector die een verfijnder 3D-reconstructie-algoritme gebruikt om hun record uit 2018 met een factor 2 te verbeteren. De resolutie van de microscoop is zo fijn, wat meer wazig is, is de thermische jitter van atomen van het monster zelf. In zekere zin heeft de nieuwe microscoop een nieuw record gevestigd.
Deze microscoop lost het probleem op van meervoudige verstrooiing van lichtbundels bij steekproefonderzoek. In de toekomst zal het naar verwachting nieuwe mogelijkheden voor wetenschappers openen om meer verfijnde dingen te bestuderen.
