Преимущества двухфотонной микроскопии с использованием волоконных фемтосекундных лазеров ALCOR от Spark Lasers

Преимущества двухфотонной микроскопии с использованием волоконных «Фемтосекундных лазеров»

Spark Lasers (Франция) разрабатывает компактные пикосекундные и фемтосекундные лазеры, предназначенные для применения в области микрообработки и биофотоники, предоставляя инновационные технологии, высокую производительность и надежность промышленного уровня.

Традиционная микроскопия — это техническая область использования микроскопов для просмотра объектов и областей (в основном клеток), которые выходят за пределы диапазона разрешения невооруженного глаза. В состав сложных микроскопов входят объективы и конденсаторы, но они также состоят из очень простых однообъективных инструментов, которые часто переносятся в ручную, таких как лупа для фотографий или обычное увеличительное стекло.

Оптическая микроскопия и электронная микроскопия включают в себя дифракцию, отражение или преломление электромагнитного излучения / электронных лучей, взаимодействующих с образцом, и сбор рассеянного излучения или другого сигнала для создания изображения. Этот процесс может осуществляться путем облучения образца в широком поле (например, стандартной световой микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии). Этот метод, хотя и полезен, имеет несколько недостатков: он позволяет сканировать только поверхность тканей, предлагает относительно низкое разрешение и контрастность и является одномерным.

Конфокальная микроскопия или конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (CLSM) — это метод оптической визуализации для увеличения оптического разрешения и контраста микрофотографии за счет использования пространственного точечного отверстия для блокировки расфокусированного света при формировании изображения. Этот метод широко используется в научных и промышленных кругах, а стандартное применение — в науках о живых организмах, контроле полупроводников и материаловедении. Свет проходит через образец под обычным микроскопом настолько глубоко в образец, насколько он может проникнуть, в то время как конфокальный микроскоп фокусирует только меньший луч света на одном узком уровне глубины за раз. CLSM обеспечивает контролируемую и сильно ограниченную глубину резкости. Пара преимуществ этого метода включает в себя возможность генерировать несколько двумерных изображений на разной глубине, а также позволяет реконструировать трехмерные структуры (т.е. оптические сечения) внутри объекта. Тем не менее, это может вызвать эффект фотообесцвечивания образца, на него может отрицательно повлиять фоновый свет, а из-за небольшого поля зрения (FoV) процесс может быть относительно медленным по сравнению с другими методами.

Микроскопия с двухфотонным возбуждением (TPEF или 2PEF) — это метод флуоресцентной визуализации, позволяющий получать изображения живой ткани толщиной до одного миллиметра. В отличие от традиционной флуоресцентной микроскопии, в которой длина волны возбуждения короче, чем длина волны излучения, микроскопия с двухфотонным возбуждением обычно использует свет возбуждения в ближней инфракрасной области (БИК), который также может возбуждать флуоресцентные красители. Однако при каждом возбуждении поглощаются два фотона БИК-света. Использование инфракрасного света сводит к минимуму рассеяние в тканях. Из-за многофотонного поглощения фоновый сигнал сильно подавляется.

Преимущества:

• Оба эффекта приводят к увеличению глубины проникновения в ткани.
• Эффективное обнаружение света.
• Низкое или нулевое фотообесцвечивание.
• Визуализация живых тканей на глубинах, недостижимых с помощью флуоресцентной или конфокальной микроскопии.

Недостатки:

• Обычно используются титан-сапфировые лазеры увеличенного размера, с водяным охлаждением, очень дорогие и с высокой стоимостью.
• Ti-Sapphire обеспечивает длину волны от 680 до 1300 нм, из которых желательны только 2 длины волны.

Титан-сапфировые лазеры — это: Огромный, громоздкий, очень дорогой. Управление пониженной мощностью — DPSS (усилители на кристалле). Длительность импульса не постоянно <100 фс. Много ненужных длин волн в диапазоне. Низкая рентабельность инвестиций — диапазон длин волн по сравнению с используемыми длинами волн. С водяным охлаждением. Высокая стоимость владения (CoO).

Фемтосекундные волоконные лазеры: Компактный, ~ 1/10 объема Ti-Saph., легкий, доступный. Непревзойденный уровень мощности — 4 Вт на 920 нм. Опции — AOM, передача по оптоволокну, GDD прекомпенсация большего значения. Длительность импульса всегда поддерживается <140фс. Полезные длины волн при 920 и / или 1064 нм до 4 Вт. С воздушным охлаждением, «plug-and-play». Быстрая окупаемость инвестиций, не требует обслуживания.

Оптоволоконная конструкция лазерной системы Alcor позволяет получить более компактный, прочный и надежный лазер, чем его аналоги DPSS, при этом с воздушным охлаждением. Благодаря такой упрощенной конструкции оптоволокна Alcor практически не требует обслуживания. Исторически сложилось так, что исследователи использовали лазеры Ti: Sapphire, в которых используется гораздо больше компонентов и движущихся частей, что требует значительно большего обслуживания и, в конечном итоге, приводит к более высокой совокупной стоимости владения. В Alcor единственными расходными материалами являются лазерные диоды, рассчитанные на более чем 20 000 часов.

Серия фемтосекундных лазеров Alcor отличается максимальной выходной мощностью, доступной на сегодняшний день, предлагая версии до 5 Вт на 1064 нм и до 4 Вт на 920 нм. Alcor Dual доступен с мощностью до 2 Вт с выводами 920 и 1064 нм. С импульсом <140 фс при частоте повторения 80 МГц (другие опционально), серия Alcor специально разработана для применений биофотоники, таких как многофотонная микроскопия. Благодаря энергии импульса до 50 нДж и пиковой мощности> 384 кВт, Alcor обеспечивает более высокую яркость и контрастность при двухфотонной визуализации зеленых флуорофоров (GFP) и индикаторов кальция, таких как

GCaMP.

Кроме того, ALCOR может быть оснащен модулем XSight (AOM) для точного и быстрого управления мощностью, а также модулем FleX с оптоволоконным выводом.

Дополнительными преимуществами является возможность использования излучения второй и четвертой гармоник; обеспечение предварительной компенсации дисперсии групповой задержки (GDD) от 0 фс2 до -30 000 фс2 с управлением от компьютера.

Линейка уникальных лазеров ALCOR обновилась новыми моделями — ALCOR HP, ALCOR XSight и ALCOR FLeXSight. Кроме того, появилась возможность приобретения лазеров ALCOR с модулем дополнительных второй и четвертой гармоник

Nano4th от FemtoEasy.

• Лазеры AlLCOR IR-4 представляет собой лазерные системы с увеличенной средней мощностью, вплоть до 4 и 5 Вт на длине волны 1 мкм.
• Лазеры ALCOR IR-1 XSight, ALCOR IR-2 XSight и ALCOR IR-4 XSight  оснащаются внешним акустооптическим модулятором, позволяющим управлять уровнем энергии в импульсе и средней мощности, а также регулировать частоту повторения.
• Лазеры ALCOR IR-1 FLeXSight и ALCOR IR-2 FLeXSight поддерживают возможности лазеров серии XSight при наличии вывода излучения в оптическое волокно.
• Nano4th — модуль для лазера ALCOR IR для получения излучения на длинах волн 1064 нм, 532 нм, 266 нм. При этом уровень мощности на длине волны 266 нм может достигать более 170 мВт, а длительность импульса менее 65 фс.
  

Перечень продукции Spark Lasers включает:

• ALTAIR – серия фемтосекундных лазеров с квазинепрерывным режимом работы, длительностью импульса <160 фс и высокой пиковой мощностью;
• ALCOR – серия компактных фемтосекундных лазеров с высокой частотой повторения, длительностью импульса 100 фс;
• ANTARES – квазинепрерывный пикосекундный лазер с узкой спектральной шириной линии;
• SIRIUS – пикосекундный лазер с высокой энергией, длительностью импульса <10 пс и длинами волн до третьей гармоники;
• DIADEM – высокомощный фемтосекундный лазер, предлагающий доступ к различным длинам волн, длительностью импульса <400 фс.

Применения фемтосекундных лазеров в биофотонике:

• Флуоресцентная визуализация (FLIM),
• Когерентная антистоксовая спектроскопия комбинационного рассеяния,
• Многофотонная визуализация и возбуждение молекул,
• Изучение нейронов и оптогенетика,
• Нелинейная оптика и накачка кристаллов ОПО,
• Офтальмология.

Компания «Специальные Системы. Фотоника» является официальным дистрибьютором компании Spark Lasers и оказывает техническую поддержку по всей линейке продукции Spark Lasers на территории России и Таможенного Союза.

Вы можете получить любую дополнительную информацию о продукции и технологиях Spark Lasers, обратившись к специалистам нашей компании.

Возврат к списку

Типы стереомикроскопов, применение, возможности – Д-микро

Более половины микроскопов установленных на нашей планете – стереомикросопы. Стереомикроскопы – широкий класс оборудования, позволяющий решать множество задач самых разных направлений. По своей сути стереомикроскоп является «специальными» очками для наших глаз, позволяющими видеть нам объемные предметы под сильным увеличением не теряя пространственной ориентации.
В отличии от лабораторных микроскопов, где изображение формируется одним оптическим каналом, затем дублируется в тубусе и поступает к нам в глаза в виде двух одинаковых изображений в каждом окуляре, в стереомикроскопе изображение формируется иначе. Стереомикроскоп формирует различное изображение объекта в левом и правом окуляре, будто мы наблюдаем его с двух сторон (под углом стереоскопичности, обычно 11-15 градусов) при значительном увеличении. Такой метод формирования изображения позволяет сохранить виртуальную объемность объекта. Наши глаза с легкостью определяют, на каком расстоянии находится тот или иной элемент исследуемого образца, а рельеф поверхности становится понятным с первого взгляда.
Стереомикроскопы очень помогают в ситуациях, когда нам необходимо увидеть объемное увеличенное изображение исследуемого объекта с высокой контрастностью, четкостью и большой глубиной резкости. Только при использовании стереомикроскопа возможно проводить микроманипуляции образца в большом удобном рабочем пространстве. Стереомикроскоп незаменим для проведения реставрационных работ, подготовки проб для электронной и оптической микроскопии, пайки и склейки мелких объектов, а также для сложной сборки систем, в которых используются мелкие детали, к примеру часы и различные электронные устройства.

Типы стереомикроскопов

В настоящий момент существует два типа построения стереомикроскопов. Это схема Грену и схема Аббе (параллельная схема с общим главным объективом – CMO common main objective). У каждой схемы есть свои преимущества и недостатки, но обе они встречаются одинаково часто, хотя микроскопы, построенные по схеме Грену, дешевле параллельных систем.

Сравнение конструкций стереомикроскопов Грену и Аббе на примере стереомикроскопов Olympus SZ-61 и SZX-7

Начнем с микроскопов схемы Грену. При такой конструкции изображение, формируется двумя раздельным оптическими путями, расходящимися на угол стереоскопичности. Недостатком такой системы является наклон оптической оси объективов относительно образца. Наклоненный объектив строит трапециевидное изображение объекта в фокальной плоскости окуляра. Наши глаза обычно компенсируют этот эффект, но при длительной работе наблюдатель может испытывать усталость, связанную с трапециевидным изображением в каналах. Небольшие расхождения по увеличению и фокусу в каждом из путей также добавляют негативное влияние на комфорт наблюдения, заметный со временем при длительной работе.

Преимуществом схемы Грену является высокая глубина резкости изображения, отличная стереоскопичность, а также компактность конструкции. Кроме того, изображение в каждом канале стереомикроскопа Грену формируется центрально относительно оптической системы, что позволяет легче корректировать оптические аберрации.

Контроль качества пленочного поляризационного фильтра на стереомикроскопе Грену с выносной консолью

Стереомикроскопы Аббе выполнены с одним главным объективом, располагающимся строго перпендикулярно исследуемому объекту. Диаметр объектива накладывает некоторые ограничения на угол стереоскопичности, ограничивая его до 11 градусов.

Благодаря такой схеме достигается большое поле зрение и отсутствие искажений изображения. В старших моделях стереомикроскопов используют План Апохроматические Plan-Apo объективы, с полностью исправленными хроматическими аберрациями и кривизной поля, что позволяет получать высокое качество изображения как в окулярах, так и на камере. В некоторых стереомикроскопах, выполненных по схеме Аббе предусмотрена возможность располагать объектив соосно с фотоканалом для четкого вертикального формирования изображения на камере, свободного от искажений, к примеру, стереомикроскопы Olympus SZX с поворотным револьвером объективов. Конструктивно стереомикроскопы с общим главным объективом сложнее, требуют высокой коррекции аберраций объектива и стоят дороже. Схема Аббе используется в стереомикроскопах исследовательского и реже лабораторного класса.

Обоснование выбора схемы стереомикроскопа

Выбор между стереомикроскопами конструкций Грену и Аббе осуществляется в первую очередь исходя из задач пользователя. Ошибочно думать что микроскоп Аббе будет выигрышным вариантом при любом применении.

Стереомикроскопы, выполненные по схеме Грену – отличный выбор для реставрационных задач, пайки, позиционирования кристаллов и т.п. Эти системы в полной мере проявляют себя в случаях, когда необходимо невысокое увеличение до 100х при сравнительно большом рабочем расстоянии около 100 мм. Получение качественных, свободных от геометрических погрешностей фотоизображений на стереомикроскопах Грену затруднительно из-за наклона объектива относительно исследуемого объекта.

Изображение пчелы полученное на стереомикроскопе Аббе. Высокая глубина резкости при кольцевом бестеневом освещении.

Для хороших микрофотографий, обладающих высоким разрешением, удобством работы с препаратами, в задачах где увеличение играет первостепенную роль, стоит обратить вниманием на системы с главным общим объективом. При получении снимков необходимо учесть возможность установки объектива строго соосно оси фотоканала.

Коррекция аберраций смещением объектива при получении фотографий.
Стереомикрскоп Olympus SZX-16, выполненный по cхеме АббеПри комплектовании учебного класса, формировании высокопроизводительной лаборатории с множеством рабочих мест необходимо учитывать экономическую стоимость выбора моделей стереомикроскопов. Целесообразно использовать микроскопы Грену там, где требуется визуальная оценка дефектов, контроль качества и непосредственно работа под микроскопом. Для получения фотографий, вывода изображения с микроскопа на проектор или цифровой телевизор высокого разрешения в целях демонстрации на верхнем пределе увеличения (более 100х для стереомикроскопов) желательно использовать схему Аббе, если позволяет финансирование.

Стереомикроскопы микроскопы в нашем каталоге

Преимущества и недостатки АСМ — Студопедия

В сравнении с растровым электронным микроскопом атомно-силовой микроскоп обладает рядом преимуществ. Атомно-силовая микроскопия позволяет получить истинно трёхмерный рельеф поверхности. Кроме того, изучаемая поверхность не требует нанесения проводящего металлического покрытия, которое часто приводит к заметной деформации поверхности. Для нормальной работы растрового электронного микроскопа требуется вакуум, в то время как большинство режимов атомно-силовой микроскопии могут быть реализованы на воздухе или даже в жидкости. Данное обстоятельство открывает возможность изучения биомакромолекул и живых клеток.

Главным недостатком атомно-силовой микроскопии является отсутствие одновременной информации о всей поверхности (в каждый момент времени мы имеем информацию только от участка непосредственно сканируемого зондом). Кроме этого, к недостаткамследует отнести небольшой размер поля сканирования (максимальное поле сканирования в лучшем случае составляет порядка 1,5×1,5 мкм). Другая проблема заключается в том, что при высоком разрешении качество изображения определяется радиусом кривизны кончика зонда, что при неправильном выборе зонда приводит к появлению артефактов на получаемом изображении.

Обычный атомно-силовой микроскоп не в состоянии сканировать поверхность также быстро, как это делает растровый электронный микроскоп. Для получения изображения, требуется от нескольких минут до нескольких часов – низкая скорость развертки, в то время как растровый электронный микроскоп после откачки способен работать практически в реальном масштабе времени, хотя и с относительно невысоким качеством.

Применение АСМ

Атомный силовой микроскоп может использоваться для определения микрорельефа поверхности любых веществ, как проводящих, так и непроводящих. С его помощью можно наблюдать всевозможные несовершенства структуры, локализованные на изучаемых поверхностях, например, дислокации, а также разнообразные примеси. Кроме того, АСМ позволяет выявить границы различных блоков в кристалле, в частности доменов. Атомно-силовая микроскопия позволяет получать информацию о поверхностном заряде, о поверхностной емкости, о поверхностной проводимости, о магнитных свойствах.

АСМ позволяет решать не только прикладные задачи, но и глобальные проблемы фундаментальной физики. В частности, определив с его помощью поведение межатомных сил и константы взаимодействий между атомами поверхности и острия, можно сделать довольно точные заключения о существовании или отсутствии новых фундаментальных взаимодействий.

В качестве инструмента исследования АСМ используется в таких междисциплинарных науках, как биофизика, материаловедение, биохимия, фармацевтика, нанотехнологии, физика и химия поверхности, электрохимия, исследование коррозии, электроника (например, МЭМС), фотохимия и многих других.

Обзор 10 видов лучших микроскопов

Микроскоп – не только прибор профессионального назначения, но и способ привлечения к науке детей и подростков. Существуют определенные различия в богатом ассортименте приборов.

Устройство и принцип работы

Устройство:

Конструкция состоит из тубуса – полой трубки, где оборудуется окуляр (система линз). Когда он снимается, то регулируется увеличение. Прибор оснащается насадками для одного (монокулярная) или двух глаз (бинокулярная) либо двойной линзой с камерой для съемки.

Перед рассматриваемым объектом располагается объектив. Он бывает двух типов: сухой и иммерсионный. Увеличение осуществляется специальным механизмом – револьверной насадкой (дорогие модели). Простые модели требуют ручной смены объективов.

Исследуемый элемент размещается на предметном столике. Чтобы переместить объект по вертикали используется винт регулировки. Освещенность настраивается конденсатором. Некоторые модели оборудованы подсветкой (электрическая или зеркальная).

Принцип работы:

• Исследуемый объект кладется на предметное стекло, сверху покрывается тонкой стеклянной пластинкой.
• Свет концентрируется третьей системой линз – конденсатором, который крепится держателем. Ниже находится осветительное зеркало, которое передает свет от лампы.
• Изображение сохраняется, если микроскоп оборудован камерой.

Принцип работы электронного микроскопа основан на изображении пучка заряженных частиц энергии. Они контролируются магнитными линзами, которые задают движение электронов.

Одна часть рассеивается, вторая – проходит через объект. Информация поступает от зарядов и подается на экран.

Назначение и функции:

Основное предназначение заключается в получении увеличенных изображений, измерении предметов, видимых или невидимых глазом.

Основные задачи:

• Редактирование схем.
• Анализы дефектов.
• Мониторинг.
• Подготовка материалов.
• Тестирование.
• Снятие микрохарактеристик.

Область применения микроскопов безмерна широка: метрология, криобиология, токсикология, вирусология, нанометрология, химия, биология, судебная экспертиза.

Функции микроскопов

• Создание светового потока.
• Воспроизведение увеличения оптического образа.
• Визуализация изображения.

Как выбрать микроскоп

Важные параметры:

Тип конструкции

Материал изготовления прибора говорит о надежности и долговечности изделия. Лучшими характеристиками отличается металлический сплав. Его структура снижает вибрацию, а при температурных изменениях колебания отсутствуют.

Пластиковый корпус уступает металлическому по прочности.

Оптика

Важнейший параметр – обустройство качественного фокуса.

Стандартными линзами считаются DIN или JIN. Эти модели есть в розничной продаже, их легко заменить при поломке.

Линзы дают светокоррекцию.

Чем их количество больше, тем лучше передаются цвета, особенно на больших расстояниях. Пластиковые варианты, которыми оборудуются детские микроскопы, дают нечеткое и размытое изображение.

Окуляры

Линзы, расположенные ближе к глазу. Характеризуются широким полем зрения, что дает большее изображение. Глазам легче фокусироваться на объекте. Минимальный допустимый диаметр линз окуляра составляет 18 мм.

Подсветка

• Лампа накаливания. Самая простая и недорогая.
• Флуоресцентное освещение. Стеклянная колба, заполненная газом. Стоимость дороже, но работает дольше.
• LED-лампы. Относятся к профессиональным устройствам, экономны, эффективны.
• Галогеновые лампы. Мощный поток белого света гарантируют яркое освещение при любых условиях.

Фокус

Грубая фокусировка состоит из одного регулятора, который двигает предмет через фокальную плоскость линзы. Чтобы увидеть изображение, регулятор поворачивается, но сделать это сложно.

При точной фокусировке объект увеличивается в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Второстепенные параметры:

• Сменные окуляры. Замена механизма происходит быстро, что ограничивает попадание пыли, так как очистить эти места сложно.
• Набор для опытов. Если комплектация включает готовые образцы, то к работе можно приступить сразу после приобретения микроскопа. Это удобно, но не играет роли при выборе подходящего устройства.
• Цифровой экран. Такое приспособление подходит как способ демонстрации процесса, так как действия видны на дисплее. Но стоимость значительно возрастает, практически все модели подключаются к внешним мониторам.

Какой должен быть хороший микроскоп:

Важное требование к качественному изделию – бинокулярная или тринокулярная насадка. Два окуляра позволяют смотреть двумя глазами, не оказывают нагрузку для глаз при продолжительной эксплуатации.

Тринокулярный механизм включает в себя дополнительную трубку для установки камеры, поэтому одновременно проводится наблюдение, фото или видеосъемка.

Характеристики

• Ирисовая диафрагма.
• Держатель фильтра
• Увеличение до 2000 раз.
• Предметный столик с препаратодержателем.
• Мощная подсветка (нижняя, верхняя).
• Точная, грубая фокусировка.
• Адаптер переменного тока.
• Регулируемое межзрачковое расстояние.

Плюсы:

• Встроенный экран.
• Качественная оптика.
• Работа от сети и автономная.
• Диоптрийная коррекция зрения.
• Эргономичная конструкция штатива.
• Комплектация набором для исследований.
• Запись фото, видеофайлов с выводом на компьютер.
• Оптическая схема микроскопа рассчитана на бесконечность.

Минусы:

• Высокая стоимость.
• Тяжелый вес или объем.

Лучший микроскоп для пайки

Приспособление для точных работ, пайки, монтажа электронных карт, микросхем. При ремонте и восстановлении электронных приборов, возникает необходимость пайки мелких деталей. Большинство случаев подразумевает поиск микротрещин материнских плат.

Устройство оборудовано фокусировкой вручную, плавным изменением степени увеличения, подсветкой.

С помощью программ измеряются углы, расстояния, площади, радиусы при увеличении до микрометра.
Рейтинг:

• Konus Crystal PRO 7-45X Stereo – самый многофункциональный. Тринокулярный прибор предназначен для пайки, ювелирных мастерских, зубных лабораторий.

Бинокулярная и стереоскопическая насадка дополняют возможности изделия. Расстояние, диоптрии настраиваются, регулируется галогеновое освещение.

• Andonstar A 1 – самый продуктивный. Увеличение достигает 500х путем изменения расстояния до рассматриваемого предмета. Отличительной чертой считается невысокая стоимость.

Комплектация включает насадку с зеркалом, подсветка регулируется. При необходимости подключается к компьютеру, что удобно и эффективно.

• Bresser Advance ICD – самый профессиональный. Большая поверхность предоставляет место для беспрепятственного проведения сборочных операций, исследования объектов до 40 мм высотой.

Головка микроскопа вращается на 360 градусов, поэтому он используется для наблюдения несколькими пользователями без перемещения в пространстве.

Характеристики:

• Камера 2,0 мпикс.
• Увеличение до 200х.
• Ручная фокусировка до 500 мм.
• Освещение 8 светодиодов.
• Источник питания компьютер.

Плюсы:

• Маленький вес.
• Регулируемое увеличение.
• Подсветка ремонтируемого объекта.
• Доступный ремонт.
• Настраиваемая резкость.

Минусы:

Лучший бинокулярный микроскоп

Рейтинг:

• Levenhuk 2ST – сверхточный. Большое рабочее расстояние 60 мм, увеличение 40х. Исследованию подлежат плоские микропрепараты, тонкие срезы, крупные предметы.

Оптическая система изготовлена из специального прозрачного стекла, которое передает качественную реалистичную картинку.

Резкость регулируется специальным колесиком.

• Микромед 2 вар. 2-20 – самый освещенный. Яркость подсветки регулируется, прибор оснащен галогеновой лампой. В основе работы лежит метод проходящего света светлого и темного поля, фазового контраста.

Исследуемые объекты – окрашенные и неокрашенные срезы, мазки. Микроскоп используется для медицины, биологии, химии. С помощью прибора проводятся диагностические исследования в больницах, клиниках, высших учебных заведениях.

Изображение выводится на экран компьютера или ноутбука при подключении видеоокуляра.

• OptikaM B -157 – самый надежный. Модель включает высококачественную оптику, прочные механические детали, простую настройку, эксплуатацию. Прибор подходит для обучения естественным наукам.

Корпус эргономичный, изготавливается из литого металла под давлением. Объективы ахроматические, покрыты противогрибковым составом.

Особое удобство при использовании оборудования – это наблюдение двумя глазами. Опция распределяет нагрузку равномерно, снижает дискомфорт при длительной работе. Популярностью пользуются модели для лабораторий.

Характеристики:

• Диаметр трубки 30,5 мм.
• Диапазон увеличение до 600х.
• Подсветка белым светодиодом.
• Подключение дополнительной техники.

Плюсы:

• Высокое качество.
• Механизмы грубой и точной настройки.
• Большой предметный столик.
• Контрастное изображение.
• Вращающаяся бинокулярная насадка на 360 градусов.
• Регулируемое межзрачковое расстояние.
• Подсветка естественная.

Минусы:

• Отсутствие подсветки (некоторые модели).
• Вертикальное положение окуляров.

Лучший микроскоп для ребенка

Рейтинг:

• Микромед Эврика 40х-1280х . Прибор предназначается для учебных и лабораторных работ в области биологии в школе, лицее или другом учебном заведении.Универсальное питание системы освещения (адаптер и три батарейки) допускает использование дома.

Объективами 4х, 10× изучаются непрозрачные плоские элементы. Камера 2мп выводит изображение на экран компьютера.

• MP -450 – самый доступный. Микроскоп двойного действия, используется освещение солнечного света при зеркале вверх, при изменении положения поступает освещение от лампы.

Комплектация включает 4 предметных стекла с подготовленными препаратами. Исследуемый объект – биологические материалы в виде срезов и мазков. Комплектация включает линзу Барлоу, которая изменяет кратность увеличения.

• Levenhuk LabZZ M 101 Lime >– самый стильный. Микроскоп изготавливается в ярких, привлекательных цветах. Оптика соответствует уровню традиционных моделей.

Стандартный набор включает 4 дополнительных предметных стекла со стикерами для маркировки. Комплектация включает все необходимые материалы для проведения исследований. Выдвижной окуляр не требует замены, поэтому риск потерять стекла не возникает.

Для исключения усталости трубка наклонена на 45 градусов. Образец располагается на круглом предметном столике, фиксируется плотно зажимами.

Приборы характеризуются средней мощностью. Они оказывают помощь в изучении ботаники, зоологии, биологии, химии, физики. Объекты микромира рассматриваются на мониторе, так как цифровые устройства подключаются через USB к компьютеру, ноутбукуили планшету.

Приборы просты в использовании.

Характеристики:

• Питание – сеть, батарейки.
• Фокусировка грубая.
• Яркость регулируется.
• Количество объективов 3.
• Выдвижной окуляр.
• Увеличение до 640×.
• Предметный столик 90×90.
• Поддержка программного обеспечения.
• Сенсорная камера.
• Разрешение 1600×1200.

Плюсы:

• Низкое энергопотребление.
• Набор для опытов.
• Ребенок погружается в увлекательный мир науки.
• Компактные размеры.
• Быстрое включение.
• Легкие, но прочные приборы.
• Продолжительная автономная работа (около 20000 часов).

Минусы:

• Небольшое увеличение.
• Оптические элементы из пластика.

Лучший инструментальный микроскоп

Рейтинг:

• МБС-12 – самый плавный. Используется при исследованиях ботаники, биологии, минералогии, ювелирной промышленности. Увеличение происходит плавно, без рывков, до 102×. Картинка сохраняется на всех этапах работы.

Рабочая поверхность 79 мм подходит для изучения крупных объектов. Диоптрии настраиваются.

• Биологический микроскоп БИОЛАМ М-1 – самый многофункциональный. С помощью устройства проводятся исследования препаратов из области металлографии и микроэлектроники.

Изучение происходит в отраженном, поляризованном освещении методом светлого и темного поля. Увеличение до 1000 крат.

• Bresser Science MTL – 201 – самый профессиональный. Основное назначение прибора – металлографический микроскоп. Незаменим в исследованиях минералогической, электронной и точной инженерной сфере.

Среди главных преимуществ: большой предметный столик с регулируемыми осями, ручки грубой и точной настройки, комбинация поляризатора и анализатора.

Предназначение изделия – наблюдение за относительно крупными предметами. Это бабочки, насекомые, кристаллы, ювелирные изделия, мелкие часовые механизмы. Увеличение в сто раз. Объем образуется за счет отдельных оптических систем для каждого глаза.

Стереомикроскопы применяются специалистами для получения максимально объемного и четкого изображения объекта. Операции с элементами проводятся прямо на предметном столике без покровного стекла.

Изделия стационарные, оснащаются системой крепления.

Характеристики:

• Галогенная подсветка.
• Тринокулярная насадка.
• Предметный стол с нониусной шкалой.
• Угол наклона 30 градусов.
• Количество объективов 5.
• Источник питания сеть.

Плюсы:

• Регулировка освещения.
• Удобный разворот для пользователя.
• Возможность видеозаписи, фотосъемки.
• Коррекция диоптрий, межзрачкового расстояния.
• Качественное, яркое изображение.

Минусы:

• Высокая стоимость.
• Большие габариты.

Лучший лазерный микроскоп

Рейтинг:

• 3D микроскоп NS -3000 – высокоскоростной. Прибор предназначен для точного измерения объектов, построения изображений в пространстве.

Быстродействующий сканирующий модуль и программные алгоритмы формируют картинку в режиме реального времени.

С помощью механизма проверяются, измеряются миниатюрные 3D-структуры (полупроводниковые пластины, плоские панели для дисплеев, стеклянные подложки).

Управление микроскопом с регулировкой параметров под силу даже новичку, главная панель управления и изображение находятся в одном окне программы.

• K 1-Fluo – самый производительный.

Микроскоп применяется в области биологии и медицины, отличается превосходным качеством изображения из-за оптических компонентов, высокочувствительного детектора, стабильного многоволнового диодного лазера.

Оптика и механизм объединяются с любым другим типом микроскопа. Интерфейс располагает простым и понятным управлением.

Программное обеспечение включает режимы сканирования, трехмерное изображение, мульти-канальное детектирование, изображение сечения, временные серии.

• Nanofinder S – 3D – самый универсальный.

Предназначение прибора – исследования в нанолабороториях при анализах полупроводников, жидких кристаллов, оптических световодов, полимеров, фармацевтических, биологических веществ, одиночных молекул.

Преимуществом работы является выбор лазеров, автоматизированная структура.

Приборы увеличивают изображения исследуемых объектов за счет образцов дифракции, которые образуются в результате взрыва частиц фотонами лазерного луча.

Живые ткани рассматриваются вглубь на 1 мм посредством флюоресценции (физического процесса, разновидности люминесценции). Собирается лазер системой обычных и полупрозрачных зеркал.

Применяются устройства в лабораториях, для домашнего использования не подходят из-за сложности принципа работы.

Характеристики:

• Увеличение до 100x.
• Диапазон измерений высоты – 70 мм.
• Высокочувствительный сенсор.
• Количество детекторов до 4.
• Разрешение сканирования 2048×2048.
• Электронное управление.

Плюсы:

• Наглядное, яркое изображение.
• Оптическое высокое разрешение.
• Построение конфокального изображения в реальном времени.
• Автофокусировка, подбор увеличения.
• Простой режим анализа.
• Ткань, исследуемая лазерными фотонами, практически не разрушается.
• Обеспечивается высокое пространственное разрешение.

Минусы:

• Требуются дорогие оптические ресурсы.
• Луч поглощается водой тканей.

Лучший демонстрационный микроскоп

Рейтинг:

• Celestron – самый современный. Инновационная конструкция включает дисплей вместо традиционного окуляра. Просмотр изображения удобен для одного человека или группы.

Предметы исследования – части растений, животных, волокна тканей, бактерии, плесень, дрожжи.

• МЕТАМ ЛВ 32 – самый точный. Применяется при исследованиях микроструктур металла, сплава, непрозрачных объектов в отраженном свете (светлое, темное поле) и поляризованном свете.

Отличительные элементы микроскопа – новые объективы без хроматической окраски контуров, широкоугольные окуляры. Растровая осветительная система повышает равномерную освещенность объекта.

Область применения – металлургические, машиностроительные предприятия.

• Bresser LCD 50x–2000x – самый защищенный. Модель характеризуется высокой оптикой и богатой комплектацией.

Подходит для демонстрации, обучения школьников и студентов, профессиональных исследований нумизматики, филателии и других мелких работ. Микроскоп защищен сетевым адаптером от перепадов напряжения.

Размер экрана позволяет проводить исследования без подключения к другому монитору. Изображение увеличивается, фиксируется фото, видеосъемка.

Устройство оборудовано жидкокристаллическим монитором для наблюдения или исследования объектов группой пользователей (школьников, студентов, ученых или других специалистов). Демонстрационный микроскоп используется в учебном процессе.

Характеристики:

• Окуляры 10х22,5 мм.
• Перемещение столика 40 продольно, 130 поперечно.
• Максимальная нагрузка 3 кг.
• Увеличение 1500-2000х.
• Цифровая камера 5 мегапикселей.
• Светодиодная подсветка.
• Подключение USB.

Плюсы:

• Сохранение изображения.
• Дисплей жидкокристаллический.
• Четкая цветопередача.
• Изучение прозрачных, непрозрачных материалов.

Минусы:

• Высокая стоимость.
• Небольшой ассортимент.

Лучший поляризационный микроскоп

Особенность технологии заключается в наблюдении на сером или темном фоне. Рассматриваемое изображение выглядит четким и контрастным.

Модели применяются для медицинских, промышленных целей (обнаружение волокон, кристаллов, проверка полупроводников, точки напряжения).

Характеристики

• Допустимый вес до 15 кг.
• Увеличение 2000 крат.
• Число объективов 5.

Плюсы  

• Современный дизайн.
• Доступные рукоятки управления.
• Объектив без необходимости фокусировки.

Минусы

• Отсутствует подключение к ПК.

Рейтинг лучших моделей

• Микромед ПОЛАР 3 – самый удобный. Приспособление осуществляет исследования прозрачных и непрозрачных предметов в поляризованном или обыкновенном проходящем свете. Поляризатор вращается на 360 градусов, а анализатор – на 90.

Предметный стол круглый, вращается, углы фиксируются. Система линз Бертрана. Изображение фотографируется.

• Bresser Science ADL-601P – самый оснащенный. Отличием модели считается тринокулярная насадка под углом 30 градусов, что позволяет изучать и фиксировать объекты одновременно результаты исследований.

Освещение регулируется для конкретных потребностей эксперимента.

• Nikon Eclipse E200 POL – самый бесконечный. Особенностью этой модели считается новая оптическая система CFI60, которая включает бесконечное построение изображения с парфокальным расстоянием 60 мм.

Это гарантирует четкую, яркую картинку при большом рабочем расстоянии и числовых апертурах. В процессе используются специальные объективы для наблюдений в проходящем поляризованном свете.

Лучший технический микроскоп

Приборы необходимы специалистам при выполнении мелких, точных ремонтных работ, включая пайку, нарезание дорожек на печатных платах, поиск микротрещин, короткого замыкания, контроля качества работы.

Микроскопы используют любые методы исследования – фазовый контраст, поляризация, флуоресценция, темное поле.

Характеристики

• Увеличение 300 крат.
• Камера 5 пикселей.
• Объектив линза высокого качества.
• Окуляры 2 (15, 10х).

Плюсы

• Плавная регулировка яркости освещения.
• Совместимость с компьютерными программами.
• Антигрибковое покрытие.
• Широкое поле обзора.
• Документирование результатов.
• Профессиональный штатив.

Минусы

• Крепление штатива некоторых моделей шаткое.
• Ошибки совместимости программного обеспечения.

Рейтинг лучших моделей

• USB-микроскоп DigiMicro Prof – самый профессиональный. Встроенная камера передает ясное, четкое увеличенное изображение, которое захватывает мельчайшие детали.

Фото и видео передается на компьютер через USB-подключение, используется изделие как со штативом, так и без. Опции измеряют расстояние, площади, углы, радиусы.

• Eclipse Е200F/Е200F LED – самый высокоинтенсивный. Прибор оснащается линзой Fly-Eye, которая гарантирует равномерную яркость во всей области работы. Цветовая температура остается постоянной при любой степени увеличения.

Рабочее расстояние 60 мм открывает доступ к огромному количеству исследуемых материалов.

• USB микроскоп Supereyes B011 – самый длиннофокусный. Технические работы легко осуществляются при помощи этой модели, так как рабочее расстояние между исследуемым предметом и линзой превосходит по значению любые виды микроскопов.

При этом выполняется операции высокой точности, без искажений по всему пространству объекта с 500-кратным увеличением. Все данные передаются, сохраняются на компьютере.

Лучший школьный микроскоп с подсветкой

Изделия делятся на простые оптические и сложные цифровые. В школе распространены простые устройства, не требующие предварительной подготовки. Они эффективны, удобны, оборудованы специальными ограничителями, пружинистыми оправами.

Характеристики

• Угол наклона 45 градусов.
• Увеличение 400 крат.
• Количество объективов 3.
• Увеличение камерой до 2000 раз.
• Грубая, точная очистка.
• Предметный столик 90×90.

Плюсы

• Лапки-держатели предметного столика.
• Двойная подсветка сверху и снизу.
• Светодиодная, галогеновая подсветка.
• Простое применение.
• Широкопольный окуляр.
• Оптика высококачественная.
• Набор для опытов.

Минусы

• Небольшое увеличение.

Рейтинг лучших моделей

• Levenhuk Rainbow 2L – самый стильный. Яркий, разноцветный прибор, укомплектованный необходимым набором для разведения микроскопических рачков. Увеличение до 400×.

С помощью двойной подсветки изучаются прозрачные и непрозрачные объекты.

Прочный пластиковый корпус делает приспособление легким. Оснащение цифровой камерой 0,3 мпикс сохранит фото и видео процесса исследования.

• Motic SFC-100FL – самый классический. Предназначение устройства – проведение анатомических, геологических опытов. Увеличение предмета происходит вращением револьверной головки. Диффузор служит снижению яркости освещения.
• Celestron – самый демократичный. Двойная подсветка для изучения прозрачных, непрозрачных элементов. Наблюдения проводятся в режиме реального времени через окуляр или с экрана компьютера благодаря цифровой камере.

Лучший цифровой микроскоп

К этой группе относятся функциональные дорогие приборы. Они передают изображение на монитор компьютера, дополнительно подключается фотоаппарат, видеокамера. Картинки сохраняются на цифровом носителе, где они корректируются.

Современные оптические приборы, незаменимые для специалистов во всех областях науки. Благодаря приспособлениям проводится детальнейший анализ материала, микроскопических элементов.

Применение – медицина, химия, биология, электроника, материаловедение.

Характеристики

• Увеличение до 2000×.
• Предметный стол 140×155 мм.
• Насадка поворачивается на 360 градусов.
• Разрешение 1280×1024.
• Увеличение до 650х.
• Число объективов 4.

Плюсы

• Надежная конструкция. Простая настройка.
• Технологичное, функциональное оборудование.
• Компактные изделия.
• Низкое энергопотребление.
• Широкое поле зрения.
• Низкая нагрузка на глаза.

Минусы

Рейтинг лучших моделей

• Levenhuk D870T – самый практичный. Цифровой тринокуляр подходит для занятий научными исследованиями в области медицины, биологии, криминалистики, а также ювелирными работами.

Камера 8 мпикс проводит визуальные наблюдения, делает снимки.

• EULER Computer 60DC – самый мобильный. Исследование микромира посредством камеры-окуляра, который захватывает видео, сохраняет фото и видео. Комплектация включает готовые препараты, красочное руководство.

Замеры осуществляются с точностью до 1 мм. Мобильность устройства гарантируется питанием от сети или батареек.

• Dr Mike – самый уникальный и презентабельный. Внешний вид микроскопа поражает оригинальностью и стилем. Технические характеристики также на достойном уровне. Богатая комплектация дополняет возможности прибора.

ИГЕМ РАН

ИГЕМ РАН

При однократном упругом рассеянии под большими углами и многократном малоугловом упругом рассеянии возникают отраженные электроны. Неупругое взаимодействие с электронами внешних оболочек атома мишени приводит к эмиссии этих, слабо связанных с ядром, электронов (так называемые вторичные электроны). Вблизи поверхности образца и, если их энергия больше энергии поверхностного барьера (2-6 эв), эти электроны могут покинуть образец. Из-за сильного поглощения выход вторичных электронов с глубины более 100Å маловероятен. Если вторичные электроны рекомбинируют с дырками, то генерируются фотоны с длиной волны в видимой и ИК-области спектра — наблюдается эффект люминесценции.

Неупругое взаимодействие с ядрами, при котором электроны пучка теряют энергию в кулоновском поле ядра атома, приводит к генерации тормозного (непрерывного) рентгеновского излучения. В результате неупругих соударений могут возникнуть ионизационные процессы внутренних электронных оболочек атома, приводящие к генерации характеристического рентгеновского излучения (ХРИ). В том случае, когда падающий электрон имеет достаточную энергию, он может выбить электрон с внутренних K-, L- или M-оболочек и перевести атом в возбужденное (ионизированное) состояние. Атом возвращается в обычное состояние в результате перехода электрона с наружной оболочки на вакансию внутренней. При этом генерируется квант рентгеновского излучения. Поскольку электроны находятся на дискретных энергетических уровнях, излучаемый рентгеновский квант будет также иметь дискретную величину. По этой причине длины волн ХРИ имеют определенные значения для атомов с заданным атомным номером. Обнаруженные при анализе характеристические рентгеновские линии указывают на присутствие данного элемента в образце. Сканирующая электронная микроскопия построена на регистрации одного или нескольких типов излучений, описанных выше. При этом в соответствии с типом регистрируемого излучения, мы получаем различную информацию об образце-мишени.

Отраженные электроны (back-scattering electrons, BSE)

Регистрация отраженных, или, что тоже самое, обратно-рассеянных, электронов используется, в зависимости от расположения детекторов, для характеристики топографии поверхности (редко) или для получения контраста по среднему атомному номеру мишени (по преимуществу). Поскольку отраженные электроны проникают на глубину меньше длины пробега электрона (0.n мкм), то пространственное разрешение в режиме регистрации ОЭ высоко. С увеличением среднего атомного номера образца растет упругое рассеяние электронов падающего пучка и, соответственно, доля отраженных электронов увеличивается. Отражение электронов от плоской массивной мишени однозначно зависит от атомного номера мишени, то есть изменение коэффициента отражения в зависимости от состава бинарной системы носит линейный характер и, для сильно различающихся по атомному номеру бинарных систем, возможен количественный анализ на основе отраженных электронов. Современные детекторы позволяют получать контраст лучше 0.1Z, что позволяет эффективно выявлять и изучать микронеоднородности мишени по составу. Однако, если образец имеет грубую поверхность, то выход отраженных электронов может селективно понижаться или повышаться в зависимости от положения пучка. В этих случаях интенсивность отраженных электронов также является функцией топографии поверхности образца.

Вторичные электроны (secondary electrons, SE)

Регистрация вторичных электронов (энергия меньше 50 эв) используются для получения топографии поверхности образца. Систематической зависимости величины вторичной эмиссии от атомного номера образца не наблюдается, хотя среднее значение растет с увеличением среднего Z. Максимальная глубина выхода для металлов примерно 10 Å, для диэлектриков примерно 100 Å. Обычно большая часть вторичных электронов эмитируется из области до половины максимальной глубины.

Тормозное рентгеновское излучение

Для анализа вещества с помощью электронного зонда тормозное излучение является помехой, фоном, ухудшающим пределы обнаружения элементов. При повышении напряжения первичного пучка электронов непрерывный спектр смещается в сторону коротких волн, а интенсивность его увеличивается. Также интенсивность непрерывного спектра увеличивается с ростом среднего атомного номера мишени.

Характеристическое рентгеновское излучение (ХРИ)

При возбуждении ХРИ одновременно появляются все спектральные линии (упрощенный спектр получается из-за ограниченного числа возможных переходов). Длина волны генерируемого ХРИ уменьшается с увеличением атомного номера. Регистрируя ХРИ от образца, можно определить качественный состав этого образца. Все методики количественного анализа основаны на использовании эталона известного состава. Интенсивность пика спектральной линии зависит от рабочего напряжения, потенциала возбуждения и тока пучка. Отношение ХРИ от элемента в образце и эталоне эквивалентно концентрации этого элемента в образце. Это положение является основой количественного анализа. В сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектральном микроанализе химический анализ осуществляется путем измерения энергии и интенсивности рентгеновского излучения. Вопросы, посвященные методам обнаружения, измерения рентгеновского излучения и преобразования соответствующих сигналов в форму, пригодную для проведения качественного и количественного анализа подробно описаны в литературе. Мы кратко остановимся на двух типах спектрометров, чаще всего используемых при РСМА.

До 1968 г. рентгеноспектральные измерения проводились с помощью кристалл-дифракционного спектрометра, или, как его еще называют, спектрометра с дисперсией по длинам волн (КДС). Небольшая часть рентгеновского излучения, генерируемого образцом, выходит из электронно-оптической камеры и падает на поверхность кристалла-анализатора, и дифрагирует в соответствии с законом Брэгга и регистрируется пропорциональным счетчиком. Шкала спектрометра градуируется либо непосредственно в длинах волн, либо в величинах, пропорциональных длинам волн, и идентификация элементов производится с помощью стандартных таблиц. Большинство рентгеноспектральных микроанализаторов и сканирующих электронных микроскопов может быть снабжено несколькими кристаллическими спектрометрами. Несколько спектрометров, каждый из которых имеет несколько кристаллов, необходимо не только для того, чтобы проводить анализ по нескольким элементам, но и для того, чтобы иметь разнообразие кристаллов для оптимизации условий анализа в различных диапазонах длин волн. Полупроводниковые детекторы рентгеновского излучения (ЭДС). В настоящее время полупроводниковые детекторы широко используются в сканирующих электронных микроскопах и рентгеновских микроанализаторах. Использование ЭДС в микроанализе имеет как явные преимущества перед волновыми спектрометрами, так и ряд недостатков. Кратко остановимся на принципе работы ЭДС. Рентгеновское излучение от образца проходит через тонкое бериллиевое окно (в настоящее время разработаны и другие типы окон, позволяющие фиксировать излучение от бериллия) в откачанную камеру, в которой содержится охлаждаемый германиевый, кремний-литиевый или кремний-дрейфовый детектор. Поглощение рентгеновского излучения провоцирует зарядный импульс, который после предусилителя и главного усилителя сигнал поступает в многоканальный анализатор, где происходит разделение импульсов по напряжению (которое остается пропорциональным энергии падающего излучения).

Сравнение кристалл-дифракционных спектрометров с полупроводниковыми детекторами рентгеновского излучения

Идеальные детекторы должны иметь малые размеры, быть дешевыми и простыми в эксплуатации, работать в широком диапазоне рентгеновских длин волн, иметь разрешение лучше, чем ширина измеряемой спектральной линии (несколько электронвольт), обеспечивать высокую скорость сбора данных без потерь информации. Ни кристалл-дифракционные спектрометры, ни кремний-литиевые детекторы в отдельности не отвечают всем этим требованиям. Но при совместном использовании эти две методики взаимно дополняют друг друга. Превосходное энергетическое разрешение КДС приводит к существенно более высокому отношению сигнал/фон и лучшей спектральной дисперсии. Это сводит к минимуму наложения спектральных линий друг на друга. Более низкое отношение пик/фон для ЭДС означает худшую чувствительность по сравнению с КДС, однако в областях спектра, где линии легко разделяются, эти два метода обладают близкой чувствительностью. Одним из наибольших преимуществ ЭДС является возможность одновременной регистрации рентгеновского излучения от всех элементов, регистрацию которых допускает детектор (для современных детекторов — начиная с бериллия). В кристалл-дифракционных спектрометрах качественный анализ осуществляется сканированием кристалла, ограничивая время сбора информации временем сканирования. Если для ЭДС качественный анализ спектра занимает первые секунды, то для КДС полный анализ спектра занимает несколько минут.

Возможности сканирующего электронного микроскопа GSM 5610LV

На нашем приборе возможна регистрация 3-х типов излучения, возникающих при взаимодействии пучка электронов с образцом. Это вторичные электроны (SE), обратно-рассеянные электроны (они же отраженные) (BSE) и характеристическое рентгеновское излучение. Причем BSE можно регистрировать в трех режимах – топо, компо и теневой (BSE TOPO, COMPO и SHADOW), которые отражают либо рельеф, либо контраст по составу. Режим SHADOW является вариантом режима COMPO но, в отличие от последнего, дает более объемное изображение. Есть возможность просмотра образцов без напыления, но с потерей качества и локальности в низковакуумном режиме.

Качественный анализ:

• Диапазон анализируемых элементов – с 4Be по 92U. Бериллий диагностируется при высоких концентрациях (примерно 50 вес.%).

• Качественный анализ с быстрой (достаточно 3-10 сек.) идентификацией всех присутствующих в образце элементов, как в точке, так и по площади. Локальность — 1-7 мкм, в зависимости от среднего атомного номера образца.

• Разделение наложенных характеристических пиков элементов.

• Построение карт, распределение элементов по площади.

• Построение профилей.

• Многофункциональный анализ изображений (оконтуривание, подсчет площадей, профилирование, цветокодирование и т.д.).

Количественный анализ:

• Осуществление полноценного количественного анализа в диапазоне элементов Na–U с использованием эталонов и пределом обнаружения 0.2–1.0 вес.% для полированных образцов.

• Количественный анализ бора, азота, кислорода, фтора возможен в исключительных случаях при использовании специальных методик.

• Возможность полуколичественного нормированного анализа для образцов неправильной формы.

Варианты подготовки образцов:

1. Порошок. Наносится тонким слоем на двухсторонний углеродный скотч. В случае необходимости напыляется углеродом.

2. Мелкие частицы. Клеятся индивидуально на двухсторонний углеродный скотч правильными дорожками для упрощения ориентации. По мере необходимости напыляются углеродом.

3. Полированные шлифы. Крепятся к электронно-микроскопическому столику и напыляются углеродом. Желательно предварительное обозначение искомых участков тушью.

4. Аншлифы. Толщина не должна превышать ~2 см, линейные размеры — ~7 см (при этом зона просмотра порядка 60 мм по центру). Аншлиф фиксируется в держателе методом вдавливания в скомканную алюминиевую фольгу. Исследуемая поверхность напыляется.

5. Образцы неправильной формы не должны превышать указанные выше размеры и по возможности иметь линейные размеры в пределах сантиметра и крепятся в держателе методом вдавливания в скомканную алюминиевую фольгу.

Сравнение электронного и светового микроскопов

Методы световой и электронной микроскопии

1. Световая микроскопия

световой электронный микроскоп интерференция

Световой микроскоп может повысить разрешающую способность человеческого глаза примерно в 1000 раз. Это является «полезным» увеличением микроскопа. При использовании видимой части спектра света конченый предел разрешения светового микроскопа составляет 0,2-0,3 мкм. Далее будут рассмотрены методы световой микроскопии.

Аппарат является первой демонстрацией принципов электронной микроскопии. Электронная микроскопия теперь является рутинным методом клеточной патологии, который успешно применяется практически во всех областях медицины. Ультраструктурные данные служат не только для целей фундаментальных исследований, но и имеют важное прикладное, диагностическое значение. Основное внимание уделяется целенаправленному поиску некоторых специфических цитоплазматических органелл, которые могут в значительной степени определять аффинность ткани определенной клетки.

1 Метод темного поля (ультрамикроскопии)

Метод тёмного поля в проходящем свете основан на эффекте Тиндаля, так как подобна частичкам пыли с луче света, при боковом освещениии светятся мельчайшие частицы, отраженный свет от которых попадает в объектив микроскопа. Свет от осветителя и зеркала направляется на препарат конденсором тёмного поля. По выходе из конденсора основная часть лучей света, не изменившая своего направления при прохождении через прозрачный препарат не попадает в объектив. Изображение в микроскопе формируется при помощи лишь небольшой части лучей, рассеянных микрочастицами находящегося на предметном стекле препарата. В поле зрения на тёмном фоне видны светлые изображения элементов структуры препарата, отличающихся от окружающей среды показателем преломления. У крупных частиц видны только светлые края, рассеивающие лучи света.

Это поддерживает гистогенетическую характеристику некоторых неопластических процессов. В оригинальной форме электронного микроскопа используется высоковольтный электронный луч для освещения картины и создания изображения. Электронный пучок создается электронным пушкой, обычно снабженным вольфрамовым спиральным катодом в качестве электронного источника. Электронный пучок ускоряется анодом, обычно при 100 кэВ по отношению к катоду, фокусируемому на электростатических и электромагнитных линзах, и пропускается через образец, который частично прозрачен для электронов.

В основе метода ультрамикроскопии лежит тот же принцип — препараты в ультрамикроскопах освещаются перпендикулярно направлению наблюдения. При этом методе можно обнаружить чрезвычайно мелкие частицы, размеры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности наиболее сильных микроскопов. При помощи иммерсионных ультрамикроскопов удаётся зарегистрировать присутствие в препарате частиц размером до 210-9 м. Но форму и точные размеры этих частиц с помощью этого метода определить невозможно. Ультрамикроскопы применяются в основном в коллоидной химии.

2 Метод светлого поля и его разновидности

Когда он выходит из образца, электронный луч несет информацию о структуре рисунка, которая возрастает с объектива объектива микроскопа. Пространственное изменение этой информации можно увидеть путем проекции увеличенного электронного изображения на экран флуоресценции, покрытый фосфором или сцинтилляционным материалом, таким как сульфид цинка. В качестве альтернативы изображение может быть сфотографировано при воздействии фотопленки или бляшки непосредственно на электронный луч, или люминофор высокого разрешения может быть подключен через оптическую систему линз или оптический световод к датчику цифровой камеры.

Метод светлого поля в проходящем свете применяется при изучении прозрачных препаратов с включенными в них поглощающими свет частицами и деталями. В отсутствие препарата пучок света из конденсора, проходя через объектив, даёт вблизи фокальной плоскости окуляра равномерно освещенное поле. При наличии в препарате абсорбирующего элемента происходит частичное поглощение и частичное рассеивание падающего на него света, что и обусловливает появление изображения.

Изображение, найденное цифровой камерой, может отображаться на мониторе или компьютере. Разрешение просвечивающего электронного микроскопа в основном ограничено сферической аберрацией, но новое поколение корректоров аберрации частично преодолело сферическую аберрацию, чтобы увеличить разрешение. Аппаратная коррекция сферической аберрации для высокочастотной электронной микроскопии позволяет создавать изображения с разрешением менее 5 ангстрем и увеличения в 50 миллионов раз.

Передаточные электронные микроскопы часто используются в дифракционном режиме электронов. Преимущества дифракции электронов на рентгеновской кристаллографии заключаются в том, что образец не должен быть монокристаллическим или даже поликристаллическим порошком. Одним из основных недостатков просвечивающего электронного микроскопа является потребность в чрезвычайно тонких срезах образцов, обычно около 100 нанометров. Создание этих тонких слоев для биологических и материальных образцов является технически сложным.

Метод косого освещения — разновидность предыдущего метода. Отличие между ними состоит в том, что свет на объект направляют под большим углом к направлению наблюдения, это помогает выявить «рельефность» объекта за счёт образования теней.

Метод светлого поля в отражённом свете применяется при исследовании непрозрачных отражающих свет объектов. Освещение производится сверху, через объектив, который одновременно играет и роль конденсора. В изображении, создаваемом в плоскости объективом совместно с тубусной линзой, структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются также неоднородности, рассеивающие падающий на них свет.

Полупроводниковые тонкие секции могут быть выполнены с использованием фокусированного ионного пучка. Образцы биологической ткани химически фиксируют, дегидратируют и внедряют в полимерную смолу, чтобы стабилизировать их достаточно, чтобы обеспечить чрезмерную резку. Разделы биологических образцов, органических полимеров и подобных материалов могут потребовать тяжелых атомных меток для достижения требуемого контраста изображения.

Сканирующий электронный микроскоп создает изображения путем сверления сфокусированного электронного пучка образца, который сканируется по прямоугольной области образца. Когда электронный пучок взаимодействует с образцом, он теряет энергию через различные механизмы. Потерянная энергия преобразуется в альтернативные формы, такие как тепло, излучение низкоэнергетических вторичных электронов и электронов высокой энергии, излучение света или рентгеновское излучение, все из которых обеспечивают сигналы, несущие информацию о свойствах поверхности, таких как ее топография и состав.

1.3 Метод фазово-контрастной микроскопии

Большая часть клеточных структур мало отличается коэффициентом преломления света, поглощения лучей друг от друга и среды. Для того, чтобы изучить такие компоненты приходится изменять освещенность(с потерей четкости изображения) или применять особые методы и приборы. Метод фазово-контрастной микроскопии является одним из таких. Его широко применяют при витальном изучении клеток. Суть метода в том, что даже при очень малых различиях в показателях преломления разных элементов препарата световая волна, проходящая через них, претерпевает разные изменения по фазе. Невидимые непосредственно ни глазом, ни фотопластинкой, эти фазовые изменения с помощью специального оптического устройства преобразуются в изменения амплитуды световой волны, т. е. в изменения яркости, которые уже различимы глазом или фиксируются на фоточувствительном слое. В получаемом видимом изображении распределение яркостей (амплитуд) воспроизводит фазовый рельеф. Получаемое таким образом изображение называется фазово-контрастным. Объекты могут выглядеть темными на светлом фоне (позитивный фазовый контраст) или светлыми на темном фоне (негативный фазовый контраст).

Изображение, отображаемое сканирующим электронным микроскопом, указывает на различную интенсивность любого из этих сигналов на изображении в положении, соответствующем положению луча на образце при генерации сигнала. Как правило, разрешение изображения сканирующего электронного микроскопа меньше, чем разрешение просвечивающего электронного микроскопа. Поскольку сканирующий электронный микроскоп изображает поверхность образца, а не его внутреннюю часть, электроны не должны проходить через образец.

Это уменьшает потребность в обширной подготовке проб для сортировки образца электронной прозрачности. Сканирующий электронный микроскоп способен отображать объемные образцы, которые могут поместиться на его сцене и все еще быть маневрированы, включая высоту, меньшую, чем используемое дистанционное расстояние, часто 4 миллиметра для изображений с высоким разрешением, Сканирующий электронный микроскоп также имеет большую глубину поля и поэтому может создавать изображения, которые являются хорошими представлениями трехмерной формы поверхности образца.

4 Метод интерференционного контраста (интерференционная микроскопия)

Метод интерференционного контраста сходен с предыдущим — они оба основаны на интерференции лучей, прошедших через микрочастицу и миновавших её. Пучок параллельных световых лучей от осветителя раздваивается на два потока, входя в микроскоп. Один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу и приобретает изменения в фазе колебания, другой — мимо минуя объект по той же или дополнительной оптической ветви микроскопа. В окулярной части микроскопа оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. В результате интерференции будет строиться изображение, на котором участки клетки, обладающие разной толщиной или разной плотностью, будут отличаться друг от друга по степени контрастности. Метод интерференционного контраста часто применяют совместно с другими методами микроскопии, в частности с наблюдением в поляризованном свете. Его применение в сочетании с микроскопией в ультрафиолетовых лучах позволяет, к примеру, определить содержание нуклеиновых кислот в общей сухой массе объекта.

Еще одно преимущество сканирующего электронного микроскопа — это экологические сканирующие электронные микроскопы, которые могут создавать изображения хорошего качества с гидратированными образцами или низким, не высоким, вакуумным или под газом. Это облегчает отображение неуказанных биологических образцов, которые неустойчивы в высоком вакууме обычных электронных микроскопов.

В отражающем электронном микроскопе, как и в просвечивающем электронном микроскопе, электронный луч летит на поверхность, но вместо использования передающих или вторичных электронов отражается отраженный пучок упруго рассеиваемых электронов. Этот метод обычно сочетается с высокоэнергетической дифракцией электронного отражения и спектроскопии отражения высокой энергии. Другим вариантом является спинально поляризованная низкоэнергетическая электронная микроскопия, которая используется для просмотра микроструктуры магнитных доменов.

5 Поляризационная микроскопия

Поляризационная микроскопия — это метод наблюдения в поляризованном свете за объектами, обладающими изотропией, т.е. упорядоченной ориентацией субмикроскопических частиц. Перед конденсором поляризационного микроскопа помещается поляризатор, который пропускает световые волны с определенной плоскостью поляризации. После препарата и объектива помещается анализатор, который может пропускать свет с этой же плоскостью поляризации. Если анализатор повернуть затем на 90о по отношению к первой, то свет проходить не будет. В том случае, когда между такими скрещенными призмами будет находиться объект, обладающий способностью поляризовать свет, он будет виден как светящийся на темном поле. С помощью поляризационного микроскопа можно убедиться, например, в ориентированном расположении мицелл в клеточной стенке растений.

Отображает клетки в культуре с помощью инвертированного микроскопа

Материалы, которые можно увидеть в электронно-микроскопическом исследовании, могут потребовать обработки для получения подходящего образца. Необходимая методика зависит от модели и требуемого анализа. Эту смесь наносят на подходящую покрытую сетку, затем заливают, а затем дают высохнуть. Рассмотрение этого препарата трансмиссионного электронного микроскопа должно быть сделано немедленно для достижения наилучших результатов. Криофиксация — замораживайте образец так быстро в жидком этане и поддерживайте температуру жидкого азота или даже жидкого гелия, чтобы вода образовывала стекловидный лед. Это сохраняет шаблон в снимке его состояния. Эта область, называемая криоэлектронной микроскопией, разветвляется этой методикой. Встраивание биологических образцов — после обезвоживания, встроенных тканей для наблюдения в просвечивающем электронном микроскопе, чтобы его можно было разделить на готовые к просмотру. С этой целью ткань пропускают через «переходный растворитель», такой как пропиленоксид или ацетон, а затем инфильтрируют эпоксидной смолой. Ткани могут быть встроены непосредственно в водорастворимую акриловую смолу. После полимеризации смолы образец подвергается тонкой резке и окрашиванию — тогда он готов к просмотру. Встраивание. После заливки в смолу образец обычно измельчают и полируют до зеркальной обработки с использованием ультратонких абразивов. Процесс полирования должен быть тщательно выполнен, чтобы свести к минимуму царапины и другие элементы полировки, которые снижают качество изображения. Метанная затенение — металл выпаривается из длинного электрода и наносится на поверхность органического образца под углом. За этим следует удаление материала образца для получения поверхностной реплики, которая регистрирует надстройку поверхности и может быть исследована с помощью электронного микроскопа передачи. Масштабирование — создает тонкие срезы образцов, полупрозрачных для электронов. Окраска — тяжелые металлы, такие как свинец, уран или вольфрам, используются для рассеивания электронных изображений и, таким образом, дают контрастность между различными структурами, так как многие материалы почти «прозрачны» для электронов. Свежие ткани или клеточные суспензии быстро замораживаются, затем разрушаются путем разрушения или использования микротома, поддерживая температуру жидкого азота. Поверхность с холодным разрывом омрачена испаренной платиной или золотом при среднем угле 45 ° в вакуумном испарителе. Второй слой паров углерода, перпендикулярных плоскости средней поверхности, часто выполняется для улучшения стабильности репличного покрытия. Образец возвращается к комнатной температуре и давлению, а затем чрезвычайно хрупкая «предварительно экранированная» металлическая реплика на поверхности трещины высвобождается из биологического материала под ним путем тщательной химической деградации с кислотами, раствором гипохлорита или моющим средством. Стационарная реплика тщательно вымывается из остаточных химикатов, тщательно улавливается на тонких сетках, высушивается и просматривается на просвечивающем электронном микроскопе. Идентификация репликации фрагментов. Вместо того, чтобы удалить всю основную ткань размороженной реплики в качестве конечного шага перед тем, как смотреть на микроскоп, толщина ткани минимизируется во время или после процесса разрушения. Тонкий слой ткани остается связанным с металлической репликой, поэтому он может быть помечен иммуноглобулином с антителами к выбранным структурам. Тонкий слой оригинального образца реплики с прикрепленным золотом позволяет идентифицировать структуры в плоскости разрушения. Существуют и другие методы, которые отмечают поверхность гравированных ячеек и другие варианты этикетирования этикеток. Вырезание пучка ионов — экстрагирует образцы до тех пор, пока они не станут прозрачными для электронов, заливая ионы на поверхности поверхности и распыляя материал с поверхности. Подкласс этого состоит в фокусировании ионного пучка, где ионы галлия используются для получения электронно-прозрачной мембраны в определенной области образца, например, с помощью микропроцессорного устройства. Это делается для предотвращения накопления статических электрических полей образца из-за электронного облучения, необходимого при визуализации. Часто для этой цели используется электропроводящий клей.

Отображать ведра в текстурных микроскопах напрямую

Как установить оптимальное освещение препарата в прямом микроскопе?

6 Витальное изучение клеток

Методы световой микроскопии дают нам возможность наблюдать живые клетки. Для короткого наблюдения клетки обычно помещают в жидкую среду на предметное стекло. Но для более длительного времени нужны другие способы. Часто для длительного наблюдения используют специальные камеры (плоские флаконы с отверстиями, закрытыми тонкими стеклами, или разборные плоские камеры). Клетки изучают в специально подобранных для них средах. Обычно для простейших это сбалансированные солевые растворы с добавками микроорганизмов и других простейших, служащих для объекта изучения пищей. Свободные клетки многоклеточных могут изучаться в плазме крови или в специальных синтетических средах. Для изучение клеток и тканей животных используют метод клеточных культур.

Культивирование клеток представляет собой процесс, посредством которого in vitro отдельные клетки (или единственная клетка) искусственно выращиваются в контролируемых условиях для дальнейшего изучения. Более простой вариант этого метода представляет собой то, что в камеру с питательным раствором помещается небольшой кусочек живой ткани и через некоторое время по периферии начинает идти рост и деление клеток. Второй способ получения культуры клеток это обработка кусочка ткани трипсином или хелатоном (что приведет к диссоциации клеток), а затем помещение в сосуд с питательным экстрактом, где, после опущения клеток на дно и их прикрепления, начинается рост и размножение культуры. Для культуры клеток предпочитают использовать эмбриональный материал, который обладает большей способностью к делению чем взрослый. При культуре клеток следует соблюдать специальные условия стерильности, температурного режима, pH. Таким же методом можно культивировать клетки растительного происхождения. Для этого их обрабатывают ферментами, растворяющими клеточные оболочки, а отделившееся содержимое помещают в специальную среду, где происходит их рост и деление. Вместе с культивированием клеток обычно используют микрокиносъемку и микрофотосъемку, с помощью которой регистрируются многие клеточные процессы.

6.2 Метод микрохирургии

Метод микрохирургии применяется для исследования живых клеток. Это метод оперативного вмешательства и воздействия на клетку, в т.ч. удаление или вживление отдельных органелл. Этот метод также предусматривает пересадку органелл из клетки в клетку, введение крупных макромолекул в клетку. Обычно микроманипулятор совмещается с микроскопом, который служит для наблюдения за ходом оперативного вмешательства. Микрохирургическими инструментами являются стеклянные крючки, иглы, капилляры, которые изготавливаются на «микрокузницах». При микрооперациях клетку помещают в специальную камеру, куда также вводят инструменты. В последнее время также широко используются лазерные микропучки и микропучки UV спектра. Их применяют для точечного поражения клетки в ходе исследования.

6.3 Метод флуоресцентной микроскопии

Метод получения увеличенного изображения с использованием свечения возбуждённых атомов и молекул образца. В флуоресцентном микроскопе образец облучается светом с большей частотой, а изображение получают в оптическом спектре. Изображение флуоресцентного препарата может сфотографировано специализированной цифровой камерой, позволяющей делать снимки с большой выдержкой. Довольно часто используются вещества способные к флуоресценции или же в клетку инъецируются флуоресцентные агенты

Одним из видов флуоресцентной микроскопии является конфокальная микроскопия — метод, позволяющий получать изображения с некоторой глубины в середине образца.

1.6.4 Метод конфокальной сканирующей световой микроскопии

Конфокальный световой сканирующий микроскоп используют для получения трехмерной реконструкции объекта. С его помощью получают серию последовательных срезов клетки, взятой с различной глубины. После этого специальная компьютерная программа сводит эти изображения воедино и мы можем получить объемное, трехмерное изображение объекта.

7 Изучение фиксированных клеток

Многие данные об устройстве и функционировании клетки были получены именно на фиксированных клетках. Фиксация — сложный процесс, направленный на убийство клетки, прекращение активности клеточных ферментов, распада компонентов, избежание потери структур и веществ, а также их приобретения, если они отсутствовали в живой клетке. Но, к сожалению, еще не существует фиксатора, который бы удовлетворял всем этим требованиям.

7.1 Методы цитохимического анализа

Это ряд приемов окрашивания, главной целью которого является выявление специфических химических веществ клетки. Существует целый ряд приемов окрашивания, прямо выявляющие те или иные вещества. К таким цитохимическим реакциям предъявляют требования: специфичность связывания красителя, неизменность локализации вещества. Пример такой реакции это реакция на ДНК — Фёльгена.

7.2 Метод цитофотометрии

Данный метод позволяет количественно измерить конечный продукт цитохимической реакции. Он основывается на определении кол-ва веществ по поглощению ими света определенной волны. Интенсивность поглощения лучей пропорциональна концентрации вещества при одной и той же толщине объекта. Для этого метода используют микроскопы-цитофотометры (за их объективами расположен чувствительный фотометр). Этот метод широко используется при определении количества ДНК после реакции Фёльгена. Также можно провести количественную оценку не только поглощающих свет веществ, но и его излучающих. На этом основывается флуорометрия.

7.3 Метод иммунохимического исследования (иммунохимическиереакции с использованием флуоресцентных антител)

Метод обладает высокой чувствительностью и специфичностью. Существуют методы прямой и непрямой иммунофлуоресценции, в первом случае антиген связывается с антителом, конъюгированным с флуоресцентной меткой (флуорохромом, например, FITС или TRITC, во втором же антиген связывается с неконъюгированным специфическим антителом (первичным антителом). Флуоресцентная метка конъюгирована со вторичным антителом, специфичным к Fc-фрагменту первичного антитела. Непрямой метод более чувствителен, чем прямой метод. По свечению флуорохрома находят места локализации искомых белков в клетке. Но для того, чтобы меченные антитела проникли в клетку нужно сделать мембрану более проницаемой. Обычно это достигается фиксацией клеток и частичной экстракцией липидов из мембран.

7.4 Метод радиоавтографии

Данный метод используется для обнаружения локализации мест синтеза биополимеров, определения путей переноса веществ в клетке, наблюдения за миграцией или свойствами клеток. Для этого применяют регистрацию веществ, меченных изотопами. Способ повторяет метод Беккереля. В среду с клетками вводится предшественник одного из веществ, в котором один из атомов замещен а радиоактивный изотоп. В процессе синтеза меченный атом попадет в саму молекулу и ее можно будет зарегистрировать с помощью фотоэмульсии. Точность этого метода зависит от величины зерна AgBr и от энергии частицы. Поэтому для метода радиоавтографии используют специальную мелкозернистую фотоэмульсию и изотопы с малой энергией. Радиоавтографически нельзя изучать растворимые в воде соединения, так как атомы могут потеряться.

7.5 Метод молекулярной гибридизации

Применение предыдущего метода совместно с методом радиоавтографии дает нам возможность локализовать на хромосоме места с определенной нуклеотидной последовательностью или даже расположение определенных генов. Для этого раствор с меченой нуклеиновой кислотой наносят на препарат с денатурированной ДНК в составе хромосом или ядер. В процессе ренатурации ДНК образуется гибрид меченной нуклеиновой кислоты и комплементарным участком исходной ДНК. Место такой связи регистрируется радиоавтографически. Также метод применяется при окраске нуклеиновой кислоты флуорохромами. Это значит, что мы можем определить положение любой последовательности ДНК.

Поскольку вопрос повышения разрешения всегда стоял остро, ученые пришли к выводу, что в световой микроскопии повысить разрешение можно только за счет использования источника света, который испускает волны с наименьшей длинной. Таким источником может быть раскаленная нить, выбрасывающая поток электронов, который можно сфокусировать, пропуская через магнитное поле. На основе этого был создан световой микроскоп. В настоящее время различают просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) и растровую электронную микроскопию (РЭМ). Далее будут рассмотрены методы электронной микроскопии.

1 Контрастирование корпускулярных объектов

Существует несколько методов контрастирования. Я рассмотрю два из них: негативное контрастирование и оттенение металлами. Негативное контрастирование производят с помощью ФВК, молибденовоскислого аммония, уранилацетата. после нанесения раствора на исследуемый объект, затем нанести на пленки-подложки и высушить, то исследуемый объект будет погружен в аморфное вещество высокой плотности. Это приведет к тому, что на снимках они будут выглядеть как белые объекты на темном фоне. Растворы могут также проникать вглубь исследуемого объекта и выявлять скрытые структуры. Также существует метод позитивного контраста. В этом случае используются соли тяжелых металлов, которые повышают электронную плотность объекта, таким образом, контраст его повышается. Оттенение металлами — при термическом испарении металлов их частицы разлетаются и осаждаются на исследуемом объекте в виде слоя, чья толщина варьируется в зависимости от направления полета частиц. В местах, где экранирует пучок частиц, пространство будет темнее.

2.2 Ультрамикротомия

Ультрамикротомия представляет собой совокупность приемов для получения сверхтонких срезов с помощью ультратомов, или ультрамикротомов. Ультрамикротомы — аппараты для автоматического приготовления сверхтонких срезов тканей запрограммированной толщины (5-10 нм). Это нужно, потому что пучок электронов, проходя через более толстые объекты, поглощается, вызывает нагревание и приводит к деформации препарата. Процедура их довольна схожа с аналогичной для световой микроскопии. Сначала клетки фиксируют, часто используют ГА (глутаровый альдегид), а затем OsO4, хотя бывает и применение их по отдельности. Затем осуществляют проводку с последним этапом — погружением в ксилол. После препарат заливают эпоксидными смолами (эпон). Теперь препарат, заключенный в твердые блоки можно резать с помощью стеклянных или алмазных ножей для изготовления срезов настолько малой величины используют термическую подачу объекта. Затем идет окраска препарата, обычно уранилацетатом и нитратом свинца, которые контрастируют позитивно. Эта техника изготовления открыла огромные возможности для применения электронной микроскопии почти во всех областях биологии и медицины.

Возможно проводить исследование методом радиоавтографии с использованием сверхтонкозернистых эмульсий и огромных экспозиций. А также исследований без фиксации и заключения в эпон методом криоультрамикротомии. В этом случае объект моментально замораживают до температуры жидкого азота, вода переходит в стекловидное состояние, а процессы моментально тормозятся. Полученные таким образом срезы используют в иммунохимических исследований и т.д.

Для изучения структуры мембранных компонентов используют метод замораживания-скалывания. Метод похож на предыдущий: объект моментально охлаждается до температуры жидкого азота, а затем скалывается охлажденным ножом. Поверхность слоя покрывают слоем металла и углерода, а затем растворяют объект и получают реплику с поверхности скола. При этом можно исследовать рельеф поверхности мембран.

3 Метод высоковольтной микроскопии

Ускоряющее напряжение такого микроскопа составляет 1-3 млн вольт. Такое напряжение позволяет рассматривать объекты большей толщины(1-10 мкм), а использую стереоскопическую съемку, мы можем получить информацию о 3D организации внутриклеточных структур с высоким разрешением.

4 Метод сканирующей (растровой) электронной микроскопии

При использовании этого метода объект покрывается тонким слоем испаренного металла, отражаясь от которого, зонд(пучок электронов) попадает в приемное устройство, откуда далее передается сигнал. При этом получается практически трехмерное изображение поверхности исследуемого объекта, благодаря очень большой глубине фокуса. Также можно получить информацию о химическом составе клеток.

3. Световой и электронный микроскопы

1 Строение светового микроскопа и его основные характеристики

Чтобы понять принцип работы светового микроскопа, необходимо рассмотреть его строение.

Главный прибор биологии является оптической системой, которая состоит из штатива, осветительной и оптической части. В штатив входят башмак; предметный столик с держателем предметного стекла и двумя винтами, перемещающими столик в двух перпендикулярных направлениях; тубус, тубусодержатель; макро- и микровинты, передвигающие тубус в вертикальном направлении.

Для освещения объекта используют естественное рассеянное или искусственное освещение, которое осуществляется посредством стационарно вмонтированного в башмак микроскопа или соединенного через планку осветителя.

В осветительную систему также входят зеркало с плоской и вогнутой поверхностями и конденсор, расположенный под предметным столиком и состоящий из 2 линз, ирисовой диафрагмы и откидывающейся оправы для светофильтров. Оптическая часть включает наборы объективов и окуляров, которые позволяют изучать клетки на разных увеличениях.

Принцип работа светового микроскопа заключается в том, что пучок света от источника освещения собирается в конденсаторе и направляется на объект. Пройдя через него, лучи света попадают в систему линз объектива. Они выстраивают первичное изображение, которое увеличивается при помощи линз окуляра. В целом объектив и окуляр дают обратное мнимое и увеличенное изображение объекта.

Основными характеристиками любого микроскопа являются разрешающая способность и контраст.

Разрешающая способность — это минимальное расстояние, на котором находятся две точки, демонстрируемые микроскопом раздельно.

,

где λ — длина волны света осветителя,

α — угол между оптической осью объектива и наиболее отклоняющимся лучом, попадающим в него,- коэффициент преломления среды.

Чем меньше длина волны луча, тем более мелкие детали мы сможем наблюдать через микроскоп. И чем выше нумерическая апертура объектива (n, тем выше разрешение объектива.

Световой микроскоп может повысить разрешающую способность человеческого глаза примерно в 1000 раз. Это является «полезным» увеличением микроскопа. При использовании видимой части спектра света конченый предел разрешения светового микроскопа составляет 0,2-0,3 мкм.

Оглавление темы «Электронная микроскопия. Мембрана.»:

Электронные микроскопы появились в 1930-х годах и вошли в повсеместное употребление в 1950-х.

На рисунке изображен современный трансмиссионный (просвечивающий) электронный микроскоп , а на рисунке показан путь электронного пучка в этом микроскопе. В трансмиссионном электронном микроскопе электроны, прежде чем сформируется изображение, проходят сквозь образец. Такой электронный микроскоп был сконструирован первым.

Электронный микроскоп перевернут «вверх дном» по сравнению со световым микроскопом. Излучение подается на образец сверху, а изображение формируется внизу. Принцип действия электронного микроскопа в сущности тот же, что и светового микроскопа. Электронный пучок направляется конденсорными линзами на образец, а полученное изображение затем увеличивается с помощью других линз.

В таблице суммированы некоторые сходства и различия между световым и электронным микроскопами . В верхней части колонны электронного микроскопа находится источник электронов — вольфрамовая нить накала, сходная с той, какая имеется в обычной электрической лампочке. На нее подается высокое напряжение (например, 50 000 В), и нить накала излучает поток электронов. Электромагниты фокусируют электронный пучок.

Внутри колонны создается глубокий вакуум. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов из-за столкновения их с частицами воздуха. Для изучения в электронном микроскопе можно использовать только очень тонкие срезы или частицы, так как более крупными объектами электронный пучок почти полностью поглощается. Части объекта, отличающиеся относительно более высокой плотностью, поглощают электроны и потому на сформировавшемся изображении кажутся более темными. Для окрашивания образца с целью увеличения контраста используют тяжелые металлы, такие как свинец и уран.

Электроны невидимы для человеческого глаза, поэтому они направляются на флуоресцирующий , который воспроизводит видимое (черно-белое) изображение. Чтобы получить фотоснимок, экран убирают и направляют электроны непосредственно на фотопленку. Полученный в электронном микроскопе фотоснимок называется электронной микрофотографией.

Преимущество электронного микроскопа :
1) высокое разрешение (0,5 нм на практике)

Недостатки электронного микроскопа :
1) подготовленный к исследованию материал должен быть мертвым, так как в процессе наблюдения он находится в вакууме;
2) трудно быть уверенным, что объект воспроизводит живую клетку во всех ее деталях, поскольку фиксация и окрашивание исследуемого материала могут изменить или повредить ее структуру;
3) дорого стоит и сам электронный микроскоп и его обслуживание;
4) подготовка материала для работы с микроскопом отнимает много времени и требует высокой квалификации персонала;
5) исследуемые образцы под действием пучка электронов постепенно разрушаются. Поэтому, если требуется детальное изучение образца, необходимо его фотографировать.

Электронная микроскопия — презентация онлайн

1. Электронная микроскопия

Электронная микроскопия – совокупность методов
исследования с помощью электронных микроскопов
микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного
уровня), их локального состава и локализованных на
поверхностях или в микрообъёмах тел электрических и
магнитных полей (микрополей).

3. Виды электронных микроскопов

Просвечивающие;
Отражательные;
Эмиссионные;
Растровые;
Теневые электронные микроскопы.

4. Просвечивающая электронная микроскопия

1 – катод;
2 – управляющий электрод;
3 — анод;
4 – конденсаторная линза;
5 – объектная линза;
6 – апертурная диафрагма;
7 – селекторная диафрагма;
8 – промежуточная линза;
9 — проекционная линза;
10 — экран

5. Требования к объектам

• толщина порядка 10 нм;
• должны иметь достаточное количество прозрачных
для электрона участков для исследования;
• структура образца должна соответствовать структуре
исходного материала.

6. Методы получения тонких образцов

• Механическая обработка;
• Электрохимическое травление;
• Ионное травление.

7. Растровая (сканирующая) микроскопия

1 – катод;
2 – управляющий электрод;
3 — анод;
4 – ЭЛТ для наблюдения;
5 – ЭЛТ для фотографирования;
6,7– конденсаторные линзы;
8 – отклоняющие катушки;
9 – стигматор;
10 – объективная линза;
11 – объективная диафрагма;
12 – электронный пучок;
13 — генератор развёртки электронного
луча микроскопа и ЭЛТ видеоблока;
14 — сцинтиллятор;
15 – светопровод;
16 – ФЭУ;
17 – видеоусилитель;
18 – исследуемый образец;
19 – регистрируемый сигнал (оптический,
рентгеновский или электронный)

8. Требования к объектам

• электропроводимость;
• чистота.

9. Преимущества электронной микроскопии

• разрешающие способности в сотни и тысячи раз (в
зависимости от модели) превосходят возможности
обычного светового микроскопа;
• получение картинки высокого разрешения.

10. Недостатки электронной микроскопии

• необходимость достаточного вакуума для получения
относительно хорошего разрешения;
• отсутствие возможности просмотра больших
образцов;
• достижение атомного разрешения в критических для
поверхности условиях.

11. Применение электронных микроскопов

• для создания микросхем, кристаллов для процессов,
при получении нанотехнических материалов;
• для анализа дефектов конструкционных материалов;
• в цитологии, микробиологии и вирусологии
ПЭММ
РЭММ
Преимущества электронного микроскопа

| Sciencing

По мере того, как объекты, которые они изучали, становились все меньше и меньше, ученым приходилось разрабатывать более сложные инструменты для их наблюдения. Световые микроскопы не могут обнаруживать объекты, такие как отдельные вирусные частицы, молекулы и атомы, размер которых меньше определенного порога. Они также не могут обеспечить адекватные трехмерные изображения. Электронные микроскопы были разработаны для преодоления этих ограничений. Они позволяют ученым изучать объекты гораздо меньшего размера, чем те, которые можно увидеть в световые микроскопы, и обеспечивать их четкие трехмерные изображения.

Большое увеличение

Размер объекта, который ученый может видеть в световой микроскоп, ограничен наименьшей длиной волны видимого света, которая составляет примерно 0,4 микрометра. Любой объект с диаметром меньше указанного не будет отражать свет и, следовательно, не будет виден для светового прибора. Некоторыми примерами таких небольших объектов являются отдельные атомы, молекулы и вирусные частицы. Электронные микроскопы могут генерировать изображения этих вещей, потому что они не зависят от света видимого спектра, который ими отражается.Вместо этого к исследуемому образцу прикладываются электроны с высокой энергией, и поведение этих электронов — то, как они отражаются и отклоняются объектом — обнаруживается и используется для создания изображения.

Enhanced Depth of Field

Способность светового микроскопа формировать трехмерное изображение очень маленьких объектов ограничена. Это потому, что световой микроскоп может одновременно фокусироваться только на одном уровне пространства. Рассмотрение относительно крупного микроорганизма под таким микроскопом демонстрирует этот эффект: один слой организма будет в фокусе, но другие его слои будут размыты вне фокуса, и они могут даже мешать сфокусированной части изображения.Электронные микроскопы предлагают большую глубину резкости, чем световые микроскопы, а это означает, что несколько двумерных слоев объекта могут быть в фокусе одновременно, обеспечивая трехмерное изображение в целом.

Более точное управление увеличением

Типичный световой микроскоп может увеличивать изображение только на нескольких дискретных уровнях. Например, обычные микроскопы для школьных классов могут увеличивать объекты с 10-кратным, 100-кратным и 400-кратным увеличением без каких-либо промежуточных значений. Неудивительно, что могут существовать микроскопические объекты, которые лучше всего рассматривать при 50- или 300-кратном увеличении, но с таким микроскопом это было бы недостижимо.С другой стороны, электронные микроскопы предлагают плавный диапазон увеличения. Они могут делать это благодаря природе своих «линз», которые представляют собой электромагниты, источники питания которых можно регулировать, чтобы плавно изменять траектории электронов, направляющихся к детектору, для формирования изображения.

, что считается основным недостатком электронных микроскопов

что считается основным недостатком электронных микроскопов

Под электронным микроскопом можно наблюдать только неживые существа. Самый большой недостаток электронного микроскопа при изучении клеток состоит в том, что просматриваемый вами образец должен находиться в вакууме и быть покрыт металлом.Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображения, возникающие в результате подготовки образца. Этот тип микроскопа представляет собой большой, громоздкий, дорогой элемент оборудования, чрезвычайно чувствительный к вибрации и внешним магнитным полям. Его необходимо хранить в помещении. достаточно большая площадь, чтобы вместить микроскоп, а также защищать и избегать любого непреднамеренного воздействия на электроны. Обслуживание включает в себя поддержание стабильных источников напряжения, токов в электромагнитных катушках / линзах и циркуляции холодной воды, чтобы образцы не были повреждены или разрушены под воздействием тепла. выключается в процессе возбуждения электронов.Требуется специальная подготовка для изучения вовлеченных процессов подготовки образцов, сведения к минимуму и распознавания артефактов, связанных с подготовкой, а также для работы с самим микроскопом. Несмотря на эти недостатки, ЭМ являются преимуществом для высококлассных исследовательских лабораторий; это мощное оборудование привело к неисчислимым достижениям в науке и промышленности. Электронная микроскопия — полезный метод, который позволяет нам рассматривать микроскопическую структуру образцов с высоким разрешением. Однако он не лишен недостатков и требует значительных ресурсов для приобретения и поддержания оптимального функционирования устройства.Преимущества и недостатки электронной микроскопии более подробно обсуждаются ниже. Каждый из этих факторов следует учитывать, прежде чем решать, является ли электронная микроскопия правильным решением в данной ситуации.

Электронные микроскопы, несмотря на то, что они такие полезные инструменты, имеют некоторые недостатки. Хотя эти устройства могут обеспечивать невероятную детализацию, для некоторых недостатки могут перевешивать преимущества. Чтобы клиент мог решить, является ли электронный микроскоп правильным выбором, он должен учесть все плюсы и минусы.Электронные микроскопы производят сфокусированный пучок электронов высокой энергии для детального изучения объектов. Они предоставляют пользователю огромное количество информации о форме образца, атомной структуре, составе и характеристиках поверхности. Без сомнения, это потрясающие машины, но все же следует учитывать:

Цена — Один из самых больших минусов электронных микроскопов — это ценник. Эти агрегаты отнюдь не из дешевых. Первоначальная цена покупки высока, и ее поддержание требует значительных изменений.Без бюджета на техническое обслуживание электронный микроскоп может превратиться в дорогостоящий пылеуловитель.

К недостаткам электронных микроскопов можно отнести цену, обслуживание и подготовку образцов.

Источник питания — Еще один недостаток — источник питания. Электронный микроскоп является динамическим, а это означает, что напряжение должно быть очень стабильным. Каждой электромагнитной катушке или линзе нужен постоянный и устойчивый ток. Это то, что необходимо контролировать и поддерживать на протяжении всего срока службы машины.

Техническое обслуживание системы — Система охлаждения требует постоянной циркуляционной прокачки через агрегат. Вакуумная установка также требует постоянного давления и непрерывной откачки, чтобы вся система оставалась заполненной. Обслуживание этих систем требует дополнительного времени, денег и усилий.

Чувствительность — Электронный микроскоп — очень чувствительный элемент оборудования, поэтому вибрации и внешние магнитные поля могут быть для него очень опасными. Он должен быть размещен в специализированном помещении с обученными специалистами в штате для его обслуживания.Эти недостатки электронного микроскопа могут сделать прибор непрактичным для ограниченного бюджета.

Подготовка образцов — Электронный микроскоп требует, чтобы все образцы просматривались в вакууме. В противном случае молекулы, которые естественным образом встречаются в воздухе, будут рассеивать и искажать электроны. Еще один недостаток — подготовка этих образцов. Подготовка образцов может быть длительным и трудоемким процессом, который требует высокого уровня навыков. Некоторые простые гидратированные образцы можно сканировать с помощью сканирующего электронного микроскопа окружающей среды, но этот метод далек от нормы.

Артефакты и ошибки — Электронный микроскоп — это прибор, созданный руками человека, и поэтому он подвержен ошибкам. Несмотря на тщательный уход, образцы меняют на протяжении всего процесса подготовки. Материалы могут быть повреждены, и могут возникнуть молекулярные размеры и перегруппировка. Эти человеческие ошибки могут привести к появлению артефактов, структурных деталей, вызванных подготовкой образца, но не являются частью самого образца.

Проблема артефактов может рассматриваться по-разному.Органеллы могут быть искажены или дезорганизованы, непрерывность мембраны может быть изменена, или пустое пространство в цитоплазме может быть изменено неестественным образом. Все эти потенциальные проблемы могут изменить показания.

Недостатки электронных микроскопов

Электронные микроскопы, несмотря на то, что они такие полезные инструменты, имеют некоторые недостатки.Хотя эти устройства могут обеспечивать невероятную детализацию, для некоторых недостатки могут перевешивать преимущества. Чтобы клиент мог решить, является ли электронный микроскоп правильным выбором, ему необходимо учесть все плюсы и минусы.

Электронные микроскопы производят сфокусированный пучок электронов высокой энергии для детального изучения объектов. Они предоставляют пользователю огромное количество информации о форме образца, атомной структуре, составе и характеристиках поверхности. Без сомнения, это потрясающие машины, но все же следует учитывать:

• Цена — Один из самых больших недостатков электронных микроскопов — это ценник.Эти агрегаты отнюдь не из дешевых. Первоначальная цена покупки высока, и ее поддержание требует значительных изменений. Без бюджета на техническое обслуживание электронный микроскоп может превратиться в дорогостоящий пылеуловитель.

• Источник питания — Другой недостаток — источник питания. Электронный микроскоп является динамическим, а это означает, что напряжение должно быть очень стабильным. Каждой электромагнитной катушке или линзе нужен постоянный и устойчивый ток.Это то, что необходимо контролировать и поддерживать на протяжении всего срока службы машины.

• Техническое обслуживание системы — Система охлаждения нуждается в постоянной циркуляционной прокачке через агрегат. Вакуумная установка также требует постоянного давления и непрерывной откачки, чтобы вся система оставалась заполненной. Обслуживание этих систем требует дополнительного времени, денег и усилий.

• Чувствительность — Электронный микроскоп — очень чувствительный элемент оборудования, поэтому вибрации и внешние магнитные поля могут быть для него очень опасными.Он должен быть размещен в специализированном помещении с обученными специалистами в штате для его обслуживания. Эти недостатки электронного микроскопа могут сделать прибор непрактичным для ограниченного бюджета.

• Подготовка образцов — Электронный микроскоп требует, чтобы все образцы просматривались в вакууме. В противном случае молекулы, которые встречаются в воздухе естественным образом, рассеяли бы и исказили бы электроны. Еще один недостаток — подготовка этих образцов. Подготовка образцов может быть длительным и трудоемким процессом, который требует высокого уровня навыков.Некоторые простые гидратированные образцы можно сканировать с помощью сканирующего электронного микроскопа окружающей среды, но этот метод далек от нормы.

• Артефакты и ошибки — Электронный микроскоп — это прибор, созданный руками человека, и поэтому он подвержен ошибкам. Несмотря на тщательный уход, образцы меняют на протяжении всего процесса подготовки. Материалы могут быть повреждены, и могут возникнуть молекулярные размеры и перегруппировка. Эти человеческие ошибки могут привести к появлению артефактов, структурных деталей, вызванных подготовкой образца, но не являются частью самого образца.

Проблема артефактов может рассматриваться по-разному. Органеллы могут быть искажены или дезорганизованы, непрерывность мембраны может быть изменена, или пустое пространство в цитоплазме может быть изменено неестественным образом. Все эти потенциальные проблемы могут изменить показания.

Что делать?

Недостатки электронного микроскопа преодолимы. Квалифицированные ученые-микроскописты могут научиться различать артефакты от препарата и истинную структуру образца.Это делается путем сравнения похожих образцов, приготовленных таким же или альтернативным способом. Чтобы усовершенствовать этот талант, нужно время и практика.

При правильной эксплуатации электронный микроскоп может стать отличным инструментом в лаборатории. Недостатки электронных микроскопов в первую очередь связаны с обслуживанием и пробоподготовкой. Заказчикам необходимо спланировать свой бюджет, чтобы покрыть расходы на установку, обслуживание и инструменты для надлежащей подготовки проб. Без этих деталей показания прибора могут быть неточными!

Вернуться к началу

ТЕМ против СЭМ — Электронные микроскопы

Электронная микроскопия (ЭМ) позволяет нам наблюдать мир, экспоненциально меньший, чем тот, который мы можем видеть невооруженным глазом или даже с помощью знакомого светового микроскопа.Электронная микроскопия использует электроны, чтобы «видеть» маленькие объекты так же, как световые лучи позволяют нам наблюдать наше окружение или объекты в световом микроскопе. С помощью ЭМ мы можем наблюдать за перьями чешуек насекомых, внутренними структурами клетки, отдельными белками или даже отдельными атомами в металлическом сплаве.

TEM и SEM, сравнение

Двумя наиболее распространенными типами электронных микроскопов являются системы просвечивания (ПЭМ) и сканирования (СЭМ), но различия между этими двумя инструментами могут быть довольно тонкими.Здесь мы надеемся предоставить фундаментальный учебник для людей, которые хотят начать работу с этой мощной техникой.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)

Представьте, что вы находитесь в темной комнате со слабым фонариком. Чтобы исследовать окружающую обстановку, вы можете направить свет по комнате, как если бы вы читали книгу: слева направо и сверху вниз. СЭМ работает аналогичным образом, проводя электронный луч по образцу и регистрируя электроны, которые отскакивают назад.Этот метод позволяет увидеть поверхность практически любого образца, от промышленных металлов до геологических образцов и биологических образцов, таких как споры, насекомые и клетки. Хотя SEM не может видеть элементы с таким же уровнем детализации, как TEM, он намного быстрее, менее ограничен и иногда может выполняться с ограниченной подготовкой образца или без нее.

Просвечивающий электронный микроскоп (ТЕМ)

Когда в кинотеатре идет фильм, свет проходит через изображение на пленке.По мере того, как луч света проходит через него, изображение изменяется, и затем отображается содержимое пленки. ТЕМ работает таким же образом, но с электронами, проходящими через или передающими ультратонкий образец к детектору, расположенному ниже. ПЭМ позволяет наблюдать детали размером с отдельные атомы, обеспечивая беспрецедентный уровень структурной информации с максимально возможным разрешением. Проходя через объекты, он также может предоставить вам информацию о внутренней структуре, которую SEM не может предоставить.Тем не менее, ПЭМ ограничивается образцами, которые могут быть достаточно тонкими, чтобы позволить электронам проходить через них. Этот процесс прореживания технически сложен и требует дополнительных инструментов.

СЭМ (слева) и ПЭМ (справа) изображения бактерий. В то время как SEM показывает множество бактерий на поверхности (зеленый), изображение TEM показывает внутреннюю структуру одной бактерии.

В целом, ПЭМ предлагает беспрецедентную детализацию, но может использоваться только на ограниченном диапазоне образцов и имеет тенденцию быть более требовательным, чем ПЭМ.Важно отметить, что передовые методы, такие как крио-ЭМ, метод, который обычно рассматривает биологические образцы в застеклованном, аморфном состоянии, значительно расширили возможности ПЭМ. В частности, биомедицинские и фармацевтические исследования могут извлечь выгоду из молекулярных и клеточных деталей, которые могут быть обнаружены с помощью крио-ЭМ.

В общем, если вам нужно посмотреть на относительно большую площадь и нужны только детали поверхности, SEM идеально подходит. Если вам нужны внутренние детали небольших образцов с разрешением, близким к атомному, потребуется ПЭМ.

Чтобы узнать больше об основах ЭМ, прочтите наше руководство Introduction to Electron Microscopy . Подпишитесь сейчас , чтобы получать новые сообщения Accelerating Microscopy прямо на свой почтовый ящик.

Алекс Иличев, доктор философии, автор научных статей в Thermo Fisher Scientific.

Чтобы узнать больше об электронной микроскопии, заполните эту форму и поговорите со специалистом.

Поделиться статьей

недостатков электронного микроскопа

недостатков электронного микроскопа Электронный микроскоп

Недостатки

8 июня 2021 г. 4:59 утра Комментарии к недостаткам электронного микроскопа отключены

Во время получения изображений с помощью электронной микроскопии могут быть случаи, которые приводят к низким отношениям сигнал / шум, аморфным сигналам на фоне и наложению нескольких образцов, что приводит к нечеткие или сложные изображения.Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображений, возникающие в результате подготовки образцов. В чем преимущества ТЕА? Он был разработан Максом Кноллем и Эрнстом Руска в Германии в 1931 году. Недостатки электронного микроскопа — circlefasr … circlefasr Давайте за очень короткое время разберемся с этой концепцией, как профессионал. Электронный микроскоп — это микроскоп, в котором в качестве источника освещения используется пучок ускоренных электронов. Малое увеличение, низкое разрешение, ограниченное длиной световой волны. Их универсальность и чрезвычайно высокое пространственное разрешение делают их очень ценным инструментом для многих приложений.Вопрос форума с названием В чем преимущества и недостатки сканирующего электронного микроскопа ?. Электрон — субатомная частица. Микрон 34: 97–107. Изображение сгустка крови с помощью сканирующего электронного микроскопа. Он использует пучок электронов для увеличения. Световой микроскоп может увеличивать изображения до 1000 раз, в то время как электронные микроскопы могут даже увеличивать изображения более чем в 100 000 раз (Nester, 2001). Использование просвечивающего электронного микроскопа в микроскопии: преимущества и недостатки. Недостатки электронных микроскопов Электронный микроскоп — принцип, конструкция, работа, преимущества и недостатки. Это тип микроскопа, в котором вместо светового пучка используется пучок электронов для формирования большого изображения очень маленького объекта.Несмотря на то, что электронный микроскоп имеет много преимуществ, людям нелегко обслуживать его из-за высоких затрат. Определение. Недостатки электронного микроскопа Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображения, возникающие в результате подготовки образца. Вот несколько причин рассмотреть различные типы анализа материалов. Нельзя использовать для изучения живых существ (образцы необходимо высушить и покрыть металлом перед визуализацией). Электронный микроскоп — одно из самых важных изобретений в микроскопии ХХ века, которое во многом определило наш подход к науке и технологиям.Двумя основными типами электронных микроскопов являются просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) и сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). Электронная микроскопия Электронная микроскопия используется для исследования образцов, требующих большей детализации, чем можно увидеть при использовании светового микроскопа. По сравнению со световыми микроскопами электронные микроскопы обеспечивают более четкое изображение, большее увеличение и большее разрешение. Существует два типа электронных микроскопов; растровый электронный микроскоп и просвечивающий электронный микроскоп.Электроны взаимодействуют с атомами, составляющими образец, создавая сигналы, содержащие информацию о топографии поверхности образца, составе и других свойствах, таких как электрическая проводимость. Микроскоп работает в вакууме, поэтому работать с жидкостями очень сложно. У него гораздо большее увеличение или разрешающая способность, чем у обычного светового микроскопа. Просвечивающий электронный микроскоп (ТЕМ) 14 июня 2018 г. [электронная почта защищена] Молекулярные и измерительные приборы 0 Просвечивающий электронный микроскоп — это метод микроскопии, при котором пучок электронов проходит через ультратонкий образец, взаимодействуя с ним как таковой… Преимущества электрона Микроскоп.Поскольку длина волны электрона может быть до 100 000 раз короче, чем длина волны фотонов видимого света, электронный микроскоп имеет более высокую разрешающую способность, чем световой микроскоп, и может выявить структуру более мелких объектов. Аналитические опции включают детекторы EDS, EBSD и CL. СЭМ ограничиваются твердыми неорганическими образцами небольшого размера … Какой микроскоп вы выберете, зависит от того, для чего вы его используете, если вы ищете очень маленькие субклеточные структуры, такие как рибосомы или бактериальные клетки, тогда вам понадобится электронный микроскоп, но если вам нужен чтобы просто увидеть ткань или клетку в целом, воспользуйтесь световым микроскопом.Недостатки электронной микроскопии; Электронная микроскопия: очень полезный аналитический метод; С момента изобретения первого прототипа в начале 20 века электронный микроскоп позволил нам заглянуть в микромолекулярный мир глубже, чем когда-либо. Когда вы сравниваете этот стиль с электронным микроскопом, недостаток становится очевидным по сравнению со световыми микроскопами. Недостатки электронного микроскопа Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображения, возникающие в результате подготовки образца.ПЭМ излучает пучок электронов высокого напряжения через тонкий срез образца, а структура образца конструируется и увеличивается с помощью фотографической пластины, флуоресцентного экрана или датчика, который регистрирует пространственное изменение и плотность результирующего электронного пучка. Преимущества AFM имеет несколько преимуществ перед сканирующим электронным микроскопом (SEM). Преимущества AFM имеет несколько преимуществ перед сканирующим электронным микроскопом (SEM). Недостатки. Максимальное увеличение: примерно 500 000 крат.История. Преимущества и недостатки светового микроскопа обусловлены стремительным развитием технологий, происходящим в этой области. Электронный луч помогает видеть очень маленькие области образца, потому что он ведет себя так же, как длина волны света, но разница в том, что длина волны электронного луча намного меньше, чем длина волны видимого света, что позволяет видеть … Разрешение СЭМ обычно около 10 нанометров (нм). Электронная микроскопия: принципы. В электронной микроскопии образцы визуализируются путем бомбардировки их потоком электронов (вместо световых лучей), которые изгибаются и фокусируются магнитными лучами.22 января 2009 г. — Электронные микроскопы имеют определенные преимущества перед оптическими. Рекомендуемые товары. прототип электронного микроскопа 1931 г. с четырехсоткратным увеличением; прибор был первой демонстрацией принципов электронной микроскопии. Какие недостатки у микроскопа? Недостатки электронного микроскопа. Во-первых, отрицательное окрашивание вирусных суспензий дает подробную информацию о структуре вирусных частиц. Световые микроскопы не могут достичь такого уровня увеличения и разрешения, что и электронный микроскоп.1. Сканирующий электронный микроскоп 2. Просвечивающий электронный микроскоп Подробнее Разрешение измеряется в нанометре, что намного точнее и эффективнее, чем предел оптической дифракции. Недостатки электронного микроскопа Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображения, возникающие в результате подготовки образца. Однако световые микроскопы позволяют вам видеть цвет в ваших образцах (электронные микроскопы дают только черно-белые изображения), а световые микроскопы позволяют вам рассматривать живые образцы (в то время как электронные микроскопы требуют, чтобы образцы были мертвыми и тонкими … Этот тип Микроскоп — это большой, громоздкий, дорогой прибор, чрезвычайно чувствительный к вибрации и внешним магнитным полям.26.06.2019 0 комментариев ADV: Более высокое разрешение и увеличение, а также его возможности для наблюдения за образцами. Электронный микроскоп может увеличивать до 2 миллионов раз, что позволяет визуализировать структуры, которые редко видны при использовании оптической микроскопии. 2. Образец требует подготовки, особенно биологической, из-за вакуума. Составной световой микроскоп требует, чтобы пользователь настроился на оптическую инверсию, а это означает, что образец будет казаться смещенным в направлении, противоположном его движению.Самые ранние методы исследования вещественных доказательств в криминалистических лабораториях зависели только от микроскопа для изучения структуры и состава материи. Сканирующий электронный микроскоп CX-200 Plus. Эффекты переосаждения в образцах композитов FeAl-WC для просвечивающего электронного микроскопа, приготовленных с помощью сфокусированного ионного пучка. Отчет о ранней истории SEM был представлен Макмалланом (1988 и 2006), хотя Макс Кнолл сделал фотографию с шириной поля объекта 50 мм, показывающую контраст каналирования, с использованием сканера электронного луча (Knoll, 1935). именно Манфред фон Арденне в 1937 году изобрел настоящий микроскоп с большим увеличением, сканируя очень маленький растр с уменьшенным и мелким… Что это означает? Микроскоп — это оптический прибор, в котором используется линза или комбинация линз для получения увеличенного изображения небольшого объекта.Недостатки электронного микроскопа Основными недостатками являются стоимость, размер, обслуживание, обучение исследователей и артефакты изображения, возникающие в результате подготовки образца. Визуализация вирусных частиц и морфологических особенностей зависит от разрешения микроскопов. Электронный микроскоп использует электронный луч для освещения образца и получения увеличенного изображения. Световые микроскопы не могут достичь такого уровня увеличения и разрешения, что и электронный микроскоп. Недостатки: нельзя использовать для изучения живых существ (перед визуализацией необходимо тщательно подготовить образцы).В прямом смысле. К недостаткам светового микроскопа относятся ограниченное разрешение, меньшее увеличение и плохой вид образца с поверхности. Спасибо за A2A! Электронный микроскоп — мощный инструмент для научных исследований и анализа. 1144 слов 5 стр. Найдите ответы у квалифицированных учителей и репетиторов. Недостатки световых микроскопов. Им тоже нужно потратить много денег на создание инструмента. Недостатки лазерного микроскопа 9 из 10 на основе 418 оценок. Сканирующий электронный микроскоп для окружающей среды (ESEM) — это сканирующий электронный микроскоп (SEM), который позволяет собирать электронные микрофотографии влажных образцов, образцов без покрытия или того и другого, учитывая газовую среду в камере для образцов.Несмотря на то, что ранее были достигнуты успехи в рассмотрении влажных образцов во внутренних камерах в модифицированных SEM, … просвечивающий электронный микроскоп и световой микроскоп, плюс ограничения и недостатки каждого из них, по-видимому, должны были быть более полно оценены, прежде чем сканирующая электронная микроскопия смогла обнаружить его надлежащее место. Сегодня я помогу вам с 28-й проблемой из задач четвертой главы. Недостатки электронного микроскопа преодолимы. Одним из недостатков электронного микроскопа является то, что он дает только черно-белые изображения, но позже его можно преобразовать в цвет, чтобы помочь выделить и найти важные особенности.Эти микроскопы достаточно мощны, чтобы видеть вирусы.

Стажировка оптика во Флориде, Гаэль Монфилс Открытый чемпионат Австралии по теннису 2021, Маленькие роскошные отели Тулума, Слово из 8 букв, начинающееся с от, Zyia Jogger Сравнение, Примеры вертикальных измерений,

© 2015-2020 Data Birikim A.Ş.

Что такое сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)?

Сканирующий электронный микроскоп (SEM) — это тип микроскопа, который использует сфокусированный пучок электронов для сканирования поверхности образца для создания изображения с высоким разрешением.SEM создает изображения, которые могут показать информацию о составе поверхности и топографии материала.

Как работает сканирующий электронный микроскоп?

SEM создает увеличенные подробные изображения объекта путем сканирования сфокусированного пучка электронов. Это работает иначе, чем просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ), поскольку электронный луч проходит прямо через объект.

Электроны создаются и запускаются с помощью электронной пушки, которая ускоряет микроскоп, проходя через серию линз и отверстий, создавая сфокусированный луч, который затем взаимодействует с поверхностью образца.

Образец помещается на предметный столик в камере микроскопа до того, как в камере создается вакуум с помощью ряда насосов. Уровень вакуума зависит от конструкции микроскопа, в то время как некоторые микроскопы предназначены для работы в условиях низкого вакуума, а это означает, что откачивание камеры не требуется.

Сканирующие катушки контролируют положение электронного луча над линзой объектива. Эти катушки позволяют лучу сканировать поверхность образца, позволяя сопоставить информацию об определенной области.Взаимодействие между образцом и электроном создает ряд сигналов в виде вторичных электронов, обратно рассеянных электронов и характерных рентгеновских лучей, которые затем регистрируются детекторами. Детектор создает изображения, которые отображаются на экране компьютера.

Пример изображения, полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа

Зачем нужны электроны, а не свет?

Расстояние, на котором человеческий глаз может различить две части в видимом свете, составляет 0,2 мм друг от друга, однако его можно увеличить с помощью линзы.Это расстояние называется разрешающей способностью линзы, которая может увеличивать расстояние во много раз. Однако световой микроскоп имеет разрешающую способность около 1000x, поскольку она ограничена длиной волны света, а также качеством и количеством используемых линз. Однако электронные микроскопы обеспечивают более короткую длину волны, что обеспечивает лучшее разрешение.

SEM и AFM дополняют друг друга

Исследователи и службы управления технологическими процессами все чаще ищут инструменты для визуализации элементов поверхности и проведения пространственных измерений в наномасштабе.Инструменты, которые могут обеспечить визуализацию и измерения в наномасштабе, относятся к группам электронно-лучевых микроскопов и сканирующих зондовых микроскопов. Наиболее часто используемым электронно-лучевым микроскопом является сканирующий электронный микроскоп (SEM), а наиболее распространенным типом сканирующего зондового микроскопа является атомно-силовой микроскоп (AFM). У AFM и SEM есть свои преимущества и недостатки.

• Для визуализации структур поверхности сканирующий электронный микроскоп (SEM) и атомно-силовой микроскоп (AFM) имеют дополнительные возможности.СЭМ обладают фантастической глубиной резкости и способны отображать структуры с сильным вертикальным рельефом. AFM имеют низкую глубину резкости, но обеспечивают потрясающий контраст на плоских образцах. Уникальные возможности SEM и AFM демонстрируются на таких крайних примерах, как способность SEM отображать голову мухи и способность AFM отображать структуры на полированном кремнии.
• Изображения, полученные с помощью SEM, дают прямое представление об особенностях поверхности, не требуя обработки изображений.АСМ-изображения всегда требуют обработки перед оптимальным просмотром поверхностных структур. Требуется время, чтобы научиться избегать непреднамеренного добавления артефактов к изображениям АСМ и других распространенных ошибок обработки.
AFM
• имеют преимущество в их способности работать в вакууме, воздухе и в жидкостях. АСМ-изображения атомных структур с самым высоким разрешением обычно требуют сверхвысокого вакуума. Но в окружающем воздухе АСМ могут регулярно измерять изображения с субнанометровым разрешением. SEM требует вакуума для оптимальной работы и не позволяет получать изображения высокого качества ни в окружающем воздухе, ни в жидкой среде.
• Помимо измерения топографии образца, SEM и AFM могут измерять свойства поверхности. Преимущество SEM заключается в том, что он может измерять химический состав поверхностных элементов, в то время как AFM может измерять физические свойства поверхности, такие как магнитные поля (MFM), поверхностный потенциал (SKPM), температура поверхности (SThM), трение (SFM) и многие другие. другие физические свойства поверхности.
• SEM дает увеличение в двух измерениях: x и y. АСМ дает увеличение в трех измерениях: x, y и z.Пользователи могут напрямую измерить высоту образца объекта из изображения AFM, в то время как обычно образец SEM должен быть разрезан, чтобы получить высоту объекта. АСМ также обеспечивают разное увеличение по осям x, y и z.
• Хотя SEM сканируют поверхность образца намного быстрее, чем AFM, на самом деле они не быстрее, чем сканирование AFM. Необходимо учитывать время, затрачиваемое на подготовку образца, перемещение образца в вакуумную камеру SEM и сеанс измерения от начала до конца.В конце концов, SEM и AFM требуют примерно одинакового количества времени для создания и измерения изображений. Обычно обученному оператору требуется несколько часов, чтобы измерить изображения неизвестного образца как на АСМ, так и на СЭМ.
• Благодаря достижениям в области автоматизации программного обеспечения, кривая обучения измерению изображений со скромным разрешением на SEM и AFM не слишком крута. Более важным для получения отличных изображений как на АСМ, так и на СЭМ является инвестирование времени в изучение того, как правильно подготовить образцы для сканирования и как установить специальные параметры сканирования.Операторы измеряют отличные изображения на многих типах образцов.

	SEM	AFM
Imaging Advantage	Высокая глубина резкости	Высокая контрастность
Размеры	2-D	3-D
Измерения	Химический состав	Физические свойства
Окружающая среда	Вакуум	Вакуум, воздух, жидкость

.