Регистрация Забыли пароль?
Объекты Жители Библиотека Блоги
fizfiz
Виктор Виктор написал 19 марта 2013 в 17:05 [ Назад ]

Просвечивающий электронный микроскоп

Эта статья посвящается тем, кого интересует, как работает электронный микроскоп, как он выглядит и что же через него видно.

Недавно я выполнял работу по изучению просвечивающего электронного микроскопа. Одновременно старался заснять весь процесс.
Image

Сначала я проведу небольшой экскурс в теорию, потом покажу несколько установок, и, наконец, опишу сам процесс работы.
Хочу сразу извиниться - я был очень увлечён процессом и, иногда, забывал делать фотографии.
ImageКак известно, микроскопы используются для увеличения различных объектов. Способность оптической системы к увеличению связана с её разрешающей способность (возможностью выдавать чёткое изображение двух соседних точек объекта) - сколь сильно ты не увеличивай, если разрешающая способность не позволяет - получишь какую-то мутоту. Разрешающая способность зависит от самой оптической системы и от длины используемого электромагнитного излучения - мы не можем увидеть объекты меньше, чем половина длины волны. Длина волны зеленого цвета 555 нм, синего - 440 нм или 0,4 мкм. То есть максимальная разрешающая способность оптического микроскопа - 0,2 мкм - максимальная, но трудно достижимая. При этом максимальное увеличение составляет примерно 2000 раз.
Если мы будем использовать электроны в виде излучения, разгоняя их до разности потенциалов около 100 кэВ, то можно получить увеличение порядка 1000000. При этом длину волны электрона можно посчитать по формуле E = eV = hν.
В просвечивающем микроскопе электроны пропускаются через образец, одни проходят через него - другие нет. Так формируется изображение. Потом оно увеличивается с помощью магнитных линз. Самый главный недостаток такой конструкции - исследуемый образец должен быть очень тонким.
ImageНа фотографии выше показан микроскоп JEOL JEM-4000EX. Производство Япония, 90е года.

Вот более простая и ранняя модель - JEOL JEM-100CX II
Эта установка почти не используется.
ImageВот растровый микроскоп этой же фирмы. Вообще, в этой лаборатории структурного анализа всё оборудование японское.
ImageОпять же, старый японский спектрометр.
ImageВот неведомая вакуумная установка, подготовленная к утилизации.
ImageВы не думайте, что в институте одно старьё. В последнее время закупили несколько самых современных устройств. Я, например, видел самые новые сканирующий , растровый и силовой микроскопы, а в этом институте они стоят чуть ли не в каждом помещении (ну это я загнул).

Сначала нужно подготовить образец. Учитывая, что он должен быть очень тонким - это нетривиальная задача.

Мы будем рассматривать просто углерод. Я просил клетку, но на это нужно слишком много времени.

Чтобы рассмотреть углерод, нужно получить тонкую пленку. Легче всего её куда-нибудь напылить. Потом её нужно как-то снять. Снять проще всего с кристалла поваренной соли, потому что он растворяется в воде.

Для начала приготовим коллоидный раствор (взвесь частиц) карбонильного железа. Для этого его поместим в ультразвуковую ванночку.
ImageКарбонильным железом нужно обработать кристалл соли. Без него углеродная пленка рассыпется.

Вот наш кристалл соли и карбонильное железо в маленькой баночке.
ImageПосле обработки карбонильным железом, помещаем кристалл под два электрода.
ImageПодав большое напряжение на электроды, получим дугу. В зависимости от продолжительности разряда меняется толщина напыляемой пленки.
Но перед этим нужно откачать воздух.
ImageБумажка была белой - стала коричневой. Это углеродная пленка.
Image Разрежем её на квадратики и поместим в воду. Тогда квадратные куски пленки всплывут.

Далее кладём образец на такую вот сетку, и можно смотреть.
ImageImage
Вот так выглядит предметный столик микроскопа. Сам держатель я не сфотографировал, это просто палка с углублением для сетки на конце, которая вставляется в вакуумную систему микроскопа.
ImageВот микроскоп, на котором мы будем проводить исследование. Это тот же самый JEM-100CX II, только им никто долго не пользовался. Он двадцать лет стоял в институте кинематографии без дела. Теперь вот используется.
ImageУ нас раньше тоже делали электронные микроскопы. Но они были не очень. Как мне сказали, там все диоды и триоды работали в предельном режиме.
ImageЭто сетка под увеличением 100. В комнате было очень тускло, поэтому качество соответствующее.
ImageЭто углеродная пленка под увеличением 40000. Максимальное увеличение у этого микроскопа 400000.
ImageВот экран микроскопа при дневном свете. Белые ручки справа и слева служат для перемещения образца.
ImageПод микроскопом можно легко посмотреть фольгу. Для этого в ней нужно проделать дырку. Тогда на краях дырки образуются тонкие места, которые можно рассматривать.
ImageМожно посмотреть дифракцию на какой-нибудь части образца и узнать вещество.
ImageВот ещё пара фотографий. К сожалению, фотоаппарат неправильно сфокусировался.
ImageImageНа этом всё. Надеюсь было интересно.
Antares
Antares написал 19 марта 2013 в 17:23
Да, техника не новая :)
А какой институт, если не секретный?
0
Ссылка | 1 отв.
fizfiz
Виктор Виктор fizfiz написал 19 марта 2013 в 17:42
Antares: Институт физики твёрдого тела. В отличии от многих других, институт живой, исследования идут, много молодёжи.
Insider
Insider написал 19 марта 2013 в 17:36
раздел "полезное"? я ненароком подумал что "хабар" :)
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 19 марта 2013 в 18:49
День нанотехнологий на Урбантрипе.
jst
Глеб jst написал 19 марта 2013 в 20:41
ооо, я работал на ПЭМ-100) Какже я заебался полировать все его потрошка :)
0
Ссылка | 2 отв.
fizfiz
Виктор Виктор fizfiz написал 19 марта 2013 в 21:15
jst: Сумского производства?
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
jst
Глеб jst написал 20 марта 2013 в 21:31
fizfiz: до его шильдиков я не добрался :)
Lana
Lana Sator Lana написала 20 марта 2013 в 09:14
не утилизируйте вакуумную установку, она няшная!
0
Ссылка | 4 отв.
fizfiz
Виктор Виктор fizfiz написал 21 марта 2013 в 10:48
Lana: Хочешь себе домой такую?
0
Ссылка |  ↑ | 3 отв.
Lana
Lana Sator Lana написала 21 марта 2013 в 14:27
fizfiz: боюсь, не потяну, - мне хватает останкинской башни, ракеты и двух противогазов.
0
Ссылка |  ↑ | 1 отв.
fizfiz
Виктор Виктор fizfiz написал 21 марта 2013 в 14:51
Lana: Каюсь, я домой притащил буквопечатающий телеграф! Теперь не знаю что с ним делать: выкинуть рука не поднимается.
mutab0r
клею танчики mutab0r написал 21 марта 2013 в 14:32
fizfiz: А я бы в гараж поставил… Органические светодиоды напылять!
dangel
Натали dangel написала 20 марта 2013 в 12:23
Полезно было почитать
0
Ссылка | 1 отв.
fizfiz
Виктор Виктор fizfiz написал 20 марта 2013 в 19:45
dangel: Это мой вклад в модернизацию страны :)
mutab0r
клею танчики mutab0r написал 20 марта 2013 в 12:37
О, коллега! Неужели где-то ещё до сих пор цеолитами качают? Это ж древность ещё та!
P.S. А вот первую фотографию лучше бы вообще не выкладывать. Если стесняешься своего лица, просто показывай только снимки аппаратуры, а от дебильных картинок всё впечетление портится.
0
Ссылка | 1 отв.
Alai
Укуренный Алхимик Alai написал 20 марта 2013 в 19:18
mutab0r: Лицо можно просто закрасить или заблюрить:
Image
А вообще ТруЪ-диггерский способ не палить морду - это надеть противогаз!
Только жители сайта могут оставлять комментарии.