Приложения

Температура Требования к температуре для Eэлектронных Mмикроскопов не особенно высоки. Обычно температура около 26 градусов по Цельсию летом и 20 градусов по Цельсию зимой является приемлемой для комфорта и энергоэффективности. Однако скорость изменения температуры важна: общие требования составляют ≤0,5°C/3 минуты или ≤0,5°C/5 минут. Качественные системы центрального кондиционирования обычно отвечают этим требованиям. Например, сплит-кондиционер известной марки имеет четырехминутный цикл работы с колебаниями температуры около 1 градуса Цельсия. Использование прецизионных систем кондиционирования воздуха обычно не дает существенных преимуществ с точки зрения цены, затрат на техническое обслуживание и применимости. На практике Hвысокоточные Eэлектронные Mмикроскопы имеют тенденцию быть громоздкими и иметь большую теплоемкость. Пока изменение температуры внутри помещения не является значительным, незначительные колебания в течение короткого периода времени вряд ли окажут заметное влияние. Важно избегать слишком низких температур в помещении электронного микроскопа, чтобы предотвратить образование конденсата и капель воды на трубах охлаждающей воды, трубках с жидким азотом и колбах Дьюара. Например, был случай, когда неправильно установленная старомодная спектроскопическая плата под колбой Дьюара с жидким азотом была повреждена из-за капающего конденсата. Что касается помещений со вспомогательным оборудованием, таких как помещения, в которых размещены резервуары циркуляционной охлаждающей воды, воздушные компрессоры, блоки бесперебойного питания (ИБП) и вакуумные насосы, необходимо рассчитать требуемую мощность системы кондиционирования воздуха на основе обеспечиваемого рассеивания тепла. в характеристиках оборудования. Если температура в помещении со вспомогательным оборудованием слишком высокая, это может снизить эффективность охлаждения резервуара циркуляционной охлаждающей воды и увеличить тепловой дрейф линз. Поэтому рекомендуется поддерживать температуру в помещении для вспомогательного оборудования ниже 35 градусов Цельсия в течение всего года. Hвлажность Замороженные образцы предъявляют высокие требования к влажности, и некоторые пользователи предпочитают относительную влажность ниже 25%. Однако чрезвычайно низкая влажность может привести к электростатическому разряду. Чтобы решить эту проблему, машину для подготовки к замораживанию-разрыву можно переместить ближе к электронному микроскопу, чтобы свести к минимуму время воздействия замороженных образцов и тем самым снизить требования к влажности. Обычно для помещения с электронным микроскопом достаточно относительной влажности ниже 65 %. Это относительно низкое требование, которому может легко соответствовать большинство систем кондиционирования воздуха (при условии, что дверь помещения держится закрытой, а время для входа и выхода персонала ограничено). сведено к минимуму). Если это новое здание, построенное в течение года, может потребоваться некоторое время для устранения влаги из здания....

Как известно, электрооборудование требует заземления в целях безопасности. Внешний корпус или открытые металлические части различных устройств должны быть напрямую подключены к земле, чтобы в случае короткого замыкания или утечки напряжение на корпусе или открытых металлических частях оставалось в безопасном диапазоне для контакта с человеком ( Действующий стандарт безопасности определяет напряжение, не превышающее 24 В), что обеспечивает личную безопасность. Электронные Ммикроскопы не являются исключением и также требуют заземления в целях безопасности. В случае утечки в системе предусмотрен сливной канал для обеспечения безопасности операторов или обслуживающего персонала. Однако к Eэлектронным Mмикроскопам предъявляются особые требования. Заземляющий провод электронного микроскопа служит общей опорной точкой «нулевого потенциала» для различных подсистем электронного микроскопа (таких как детекторы, усилители обработки сигналов, системы управления электронным лучом и т. д.), а напряжение должен быть стабильным при нулевом потенциале. Теоретически заземляющий провод является опорной точкой с нулевым напряжением. Однако на практике при наличии тока в цепи заземления (этот ток обычно называют током утечки или током заземления, который представляет собой векторную сумму токов утечки, генерируемых различным электрооборудованием), любая заземляющая клемма в заземлителе цепь будет иметь напряжение заземления (поскольку сопротивление заземления любого заземляющего провода хоть и небольшое, но не может быть нулевым, согласно закону Ома V=IR, напряжение заземления V не будет равно нулю, когда ток утечки I не равен нулю). Хотя это напряжение заземления обычно незначительно, для Eэлектронных Mмикроскопов , которым часто необходимо увеличивать изображения в десятки тысяч или миллионы раз, результирующее воздействие часто бывает значительным, и его нельзя игнорировать. Колебания напряжения заземления непосредственно вызывают артефакты, подобные магнитным полям и вибрационным помехам, на вертикальных краях сканированного изображения, а в тяжелых случаях могут вызвать дрожание изображения. Решение этой проблемы простое: установить специальную цепь заземления специально для электронного микроскопа, которая называется «одинарным контуром заземления». Это устраняет помехи от токов утечки других электрических устройств в той же силовой цепи на Eэлектрон Mмикроскоп. Обратите внимание, что заземляющий корпус, заземляющий провод и заземляющая клемма должны быть независимыми и не подключены к какому-либо проводящему телу, чтобы обеспечить полную независимость заземляющего провода. Следует избегать следующих распространенных ошибок: 1) Не устанавливать полностью независимое заземляющее тело, а просто прокладывать заземляющий провод, соединенный с общим заземляющим телом. 2) Хотя имеется отдельный заземляющий корпус, заземляющий провод или заземляющая клемма подключаются к общему заземляющему проводу или другим электрическим устройствам. 3) Старайтесь избегать использов...

Для начала давайте обсудим причины низкочастотных вибраций. Неоднократные испытания показали, что низкочастотные вибрации в первую очередь вызваны резонансами здания. Строительные характеристики промышленных и гражданских зданий в целом схожи с точки зрения высоты этажа, глубины, пролета, сечения балок и колонн, стен, балок перекрытия, плит перекрытий и т. д. Хотя могут быть некоторые различия, особенно в отношении низкочастотных резонансов, можно выделить общие характеристики. Вот некоторые закономерности, наблюдаемые при вибрации зданий: 1. Здания с линейными или точечными планами этажей, как правило, демонстрируют более сильные низкочастотные резонансы, в то время как здания с другими формами, такими как T, H, L, S или U, имеют меньшие резонансы. 2. В зданиях с линейными планами вибрации вдоль длинной оси часто более выражены, чем вибрации вдоль короткой оси. 3. В одном и том же здании наименьшие вибрации обычно испытывает первый этаж без подвала. С увеличением высоты пола вибрации усиливаются. Вибрации на первом этаже здания с подвалом аналогичны вибрациям на втором этаже, а самые низкие вибрации обычно наблюдаются на самом нижнем уровне подвала. 4. Вертикальные вибрации обычно сильнее горизонтальных и не зависят от уровня пола. 5. Более толстые плиты перекрытия приводят к меньшей разнице между вертикальными и горизонтальными вибрациями. В большинстве случаев вертикальные вибрации сильнее горизонтальных. 6. Если нет значительного источника вибрации, вибрации на одном этаже здания, как правило, постоянны. Это относится к местам в центре комнаты, а также к стенам, колоннам или потолочным балкам. Однако даже если измерения проводятся в одном и том же месте без какого-либо движения и с интервалом в несколько минут, значения, скорее всего, будут отличаться. Теперь, когда мы знаем источники и характеристики низкочастотных вибраций, мы можем принять целенаправленные меры по улучшению и провести расширенную оценку условий вибрации в определенных средах. Улучшение низкочастотных вибраций может быть дорогостоящим, а иногда и неосуществимым из-за экологических ограничений. Таким образом, в практических целях часто бывает выгодно выбрать или переместить лучшее место для работы лаборатории электронного микроскопа. Далее давайте обсудим влияние низкочастотных вибраций и возможные решения. Вибрации ниже 20 Гц оказывают существенное разрушительное воздействие на электронные микроскопы, как показано на следующих рисунках. Изображение 1 Изображение 2 Изображение 1 и изображение 2 были получены с помощью одного и того же Sканирующего Eэлектронного Mмикроскопа (оба при 300ккс увеличение). Однако из-за присутствия вибрационных помех Изображение 1 имеет заметные неровности в горизонтальном направлении (по сегментам), а четкость и разрешение изображения значительно снижаются. Изображение 2— результат, полученный на том же образце после устранения вибрационных помех. Если результаты испытаний показывают, что место установки микроскопа испытывает чрезмерную вибрацию,...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность микроскопа. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума расстояние 0,7 метра (для Sканирования Eэлектрона Mмикроскопe) до более 2 метров (для Tпропускания Eэлектрона Mмикроскопаe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Пассивное низкочастотное электромагнитное экранирование в основном включает два метода, которые различаются используемым экранирующим материалом: в одном методе используются материалы с высокой проницаемостью (такие как сталь, кремниевая сталь и мю-металлические сплавы), и в другом методе используются материалы с высокой проводимостью(например, медь и алюминий). Хотя принципы работы этих двух методов различны, оба они обеспечивают эффективное снижение магнитных полей окружающей среды. А. Метод материалов с высокой проницаемостью, также известный как метод отклонения магнитной цепи, работает путем заключения конечного пространства (область А) с материалами с высокой проницаемостью. Когда напряженность магнитного поля окружающей среды равна Ho, магнитное сопротивление материала с высокой проницаемостью намного меньше, чем у воздуха (обычная сталь Q195 имеет проницаемость 4000, кремниевая сталь колеблется от 8000 до 12000, мю-металлические сплавы имеют проницаемость 24000, тогда как воздух имеет приблизительное значение 1). Применяя закон Ома, когда Rs намного меньше Ro, напряженность магнитного поля внутри замкнутого пространства (область A) уменьшается до Hi, достигая размагничивания (см. Рисунок 1 и Рисунок 2, где Ri представляет сопротивление воздуха в пространстве A, а Rs представляет сопротивление экранирующего материала). Внутри экранирующего материала магнитные домены подвергаются вибрации и рассеивают магнитную энергию в виде тепла под действием магнитного поля. Поскольку кремниевая сталь и мю-металлические сплавы обладают анизотропией проницаемости и их нельзя ковать, сгибать или сваривать во время изготовления (хотя теоретически термообработка может улучшить эти свойства, она непрактична для крупных фиксированных изделий), их эффективная производительность значительно снижено. Тем не менее, их по-прежнему можно использовать в качестве дополнительных или усиливающих целей в определенных специальных областях без ударов молотком, сгибания или сварки. Материалы с высокой проницаемостью дороги, поэтому они, как правило, широко не используются в защите электронных микроскопов и встречаются только в нескольких конкретных областях (таких как дверные проемы, отверстия волноводов и т. д.). Эффективность метода отклонения магнитной цепи примерно линейно зависит от толщины экраниру...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума расстояние 0,7 метра (для Sканирования Eэлектрона Mмикроскопe) до более 2 метров (для Tпропускания Eэлектрона Mмикроскопаe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Aактивная Lнизкочастотная Dсистема намагничивания S, в основном состоящая из детектора, контроллера, и катушка размагничивания представляет собой специализированное устройство, используемое для ослабления низкочастотных электромагнитных полей от 0,001 Гц до 300 Гц, называемое Dнамагничивателем. Размагничиватели Их можно разделить на типы переменного и постоянного тока в зависимости от их рабочего диапазона, а некоторые модели сочетают в себе оба типа для работы в различных рабочих условиях. К преимуществам низкочастотных размагничивателей относятся их небольшой размер, легкий вес, компактная конструкция и возможность установки после строительства. Они особенно подходят для сред, где сложно создать магнитное экранирование, например, в чистых помещениях. Независимо от марки, основные принципы работы размагничивателей одинаковы. Они используют трехосный детектор для обнаружения сигналов электромагнитных помех, динамического управления и вывода противофазных токов через ПИД-регулятор, а также генерируют противофазные магнитные поля с помощью трехмерных катушек размагничивания (обычно три набора из шести прямоугольных катушек квазиГельмгольца). ), эффективно нейтрализуя и подавляя магнитное поле в определенной области, снижая его интенсивность до более низкого уровня. Теоретическая точность размагничивания размагничивающих устройств может достигать 0,1 м Гаусс размах, или 10 нТл, а некоторые модели заявляют о еще большей точности, но это достижимо только в центре детектора и не может быть непосредственно измерено другими приборами из-за взаимных помех при близком расстоянии. расстояниях или феномен «Эвипотенциальной поверхности» на больших расстояниях. Размагничиватели автоматически регулируют ток размагничивания в зависимости от изменений окружающей среды. Иногда ток может быть значительным. Важно обращать внимание на схему проводки, когда другие чувствительные приборы находятся в непосредственной близости, чтобы избежать помех их нормальной работе. Например, на устройства воздействия электронным лучом воздействовали близлежащие работающие детекторы магнитного поля. Потребляемая мощность контроллера размагничивания обычно составляет от 250 до 300 Вт. Детектор размагничивателя может быть комбинированного типа или отдельного типа переменного/постоянного тока, при этом существенной разницы в хар...

Среда лаборатории электронной микроскопии не влияет напрямую на сам электронный микроскоп, а скорее влияет на качество изображения и общую производительность микроскопа. Во время работы электронного микроскопа тонкий электронный луч должен пройти в условиях высокого вакуума на расстояние от 0,7 метра (для Сканирующего электронного микроскопаe) до более 2 метров (для Просвечивающий электронный микроскопe). На пути внешние факторы, такие как магнитные поля, вибрации земли, шум в воздухе и воздушные потоки, могут привести к отклонению электронного луча от намеченного пути, что приведет к ухудшению качества изображения. Поэтому к окружающей среде необходимо соблюдать особые требования. Как известно, электромагнитные волны состоят из переменных магнитного и электрического полей. Однако важно учитывать частоту при измерении электромагнитных волн с использованием магнитных или электрических полей. На практике необходимо учитывать частоту. На очень низких частотах (поскольку частота стремится к нулю, что эквивалентно постоянному магнитному полю) магнитная составляющая электромагнитной волны становится сильнее, а электрическая составляющая ослабевает. По мере увеличения частоты электрическая составляющая усиливается, а магнитная составляющая уменьшается. Это постепенный переход без четкого поворотного момента. Как правило, составляющая магнитного поля может быть хорошо охарактеризована в диапазоне от нуля до нескольких килогерц, а для измерения напряженности поля используются такие единицы, как Гаусс или Тесла. Выше 100 кГц лучше измеряется составляющая электрического поля, а единицей измерения напряженности поля является вольт на метр (В/м). При работе в низкочастотной электромагнитной среде с сильной составляющей магнитного поля эффективным подходом является прямое уменьшение магнитного поля. Далее, мы сосредоточимся на практическом применении экранирования низкочастотного (0-300 Гц) электромагнитного поля с напряженностью магнитного поля от 0,5 до 50 миллигаусс (размах) в экранируемом объеме 40-120 кубических метров. . Учитывая экономическую эффективность, в качестве защитного материала обычно используется пластина из низкоуглеродистой стали Q195 (ранее известная как A3). Поскольку потери на вихревые токи в одном толстом материале больше, чем в нескольких тонких слоях (с одинаковой общей толщиной), более толстые однослойные материалы являются предпочтительными, если нет особых требований. Создадим математическую модель: 1. Вывод формулы Поскольку энергия низкочастотных электромагнитных волн в основном состоит из энергии магнитного поля, мы можем использовать материалы с высокой проницаемостью для создания обходных магнитных путей для уменьшения плотности магнитного потока внутри экранирующего объема. Применяя метод анализа параллельных шунтирующих цепей, мы можем вывести расчетную формулу для параллельного шунтирования путей магнитного потока. Вот несколько определений: Хо:Напряженность внешнего магнитного поля Привет: Напряженность магнитного поля вну...

Предел дифракции Дифракционные пятна Дифракция возникает, когда точечный источник света проходит через круглую апертуру, создавая дифракционную картину позади апертуры. Этот узор состоит из серии концентрических ярких и темных колец, известных как диски Эйри. Когда диски Эйри двух точечных источников перекрываются, возникает интерференция, из-за которой невозможно различить два источника. Расстояние между центрами дисков Эйри, равное радиусу диска Эйри, определяет дифракционный предел. Дифракционный предел накладывает ограничение на разрешение оптических микроскопов, предотвращая разрешаемое различие объектов или деталей, расположенных слишком близко друг к другу. Чем короче длина волны света, тем меньше дифракционный предел и выше разрешение. Более того, оптические системы с большей числовой апертурой (NA) имеют меньший дифракционный предел и, следовательно, более высокое разрешение. Диски Эйри Формула для расчета разрешения NA представляет числовую апертуру: Разрешениеï¼rï¼ = 0,16λ / NA На протяжении всей истории учёные предпринимали долгий и трудный путь, чтобы превзойти дифракционный предел оптических микроскопов. От ранних оптических микроскопов до современных методов микроскопии сверхвысокого разрешения — исследователи постоянно исследуют и внедряют инновации. Они пробовали различные методы, такие как использование источников света с более короткой длиной волны, улучшение конструкции объективов и использование специализированных методов визуализации. Некоторые важные достижения включают в себя: 1. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля (NSOM): NSOM использует зонд, помещенный близко к поверхности образца, чтобы воспользоваться эффектом ближнего поля и получить изображения с высоким разрешением. 2. Микроскопия с истощением стимулированного излучения (STED): STED использует эффект истощения стимулированного излучения флуоресцентных молекул для получения изображений со сверхвысоким разрешением. 3. Микроскопия со структурированным освещением (SIM): SIM повышает разрешение изображений за счет определенных шаблонов освещения и алгоритмов обработки изображений. 4. Микроскопия локализации одиночных молекул (SMLM): SMLM позволяет получать изображения сверхвысокого разрешения за счет точной локализации и отслеживания отдельных флуоресцентных молекул. 5. Масляно-иммерсионная микроскопия: Погружение линзы объектива в прозрачное масло увеличивает числовую апертуру в пространстве объекта, что приводит к улучшению разрешения. 6. Электронный микроскоп: Заменяя лучи света электронными лучами, электронная микроскопия использует волновую природу материи в соответствии с принципом де Бройля. Электроны, имеющие массу по сравнению с фотонами, имеют меньшую длину волны и демонстрируют меньшую дифракцию, что обеспечивает более высокое разрешение изображения. Инвертированный флуоресцентный микроскоп Просвечивающий полевой эмиссионный электронный микроскоп CIQTEK 120 кВ TH-F120 Эти разработки позволили нам наблюдать микроскопический мир на более высоком ур...

Знаете ли вы, что свет может создавать звук? В конце 19 века учёный Александр Грэм Белл (считающийся одним из изобретателей телефона) открыл явление, при котором материалы производят звуковые волны после поглощения световой энергии, известное как фотоакустический эффект.   Александр Грэхем Белл Источник изображения: Сина Технология   После 1960-х годов, с развитием технологий обнаружения слабых сигналов, появились высокочувствительные микрофоны и пьезоэлектрические керамические микрофоны. Ученые разработали новую методику спектроскопического анализа, основанную на фотоакустическом эффекте – фотоакустическую спектроскопию, которая может быть использована для обнаружения веществ проб и их спектроскопических тепловых свойств, став мощным инструментом физико-химических исследований неорганических и органических соединений, полупроводников, металлов, полимерных материалов. , и т. д.     Как заставить свет создавать звук? Как показано на рисунке ниже, источник света, модулированный монохроматором, или импульсный свет, такой как импульсный лазер, падает на фотоакустический элемент. Материал, измеряемый в фотоакустической ячейке, поглощает энергию света, и скорость поглощения зависит от длины волны падающего света и материала. Это связано с разными энергетическими уровнями атомных молекул, составляющих разные материалы, и скорость поглощения света материалом увеличивается, когда частота ν падающего света близка к уровню энергии hν. Атомные молекулы, которые переходят на более высокие энергетические уровни после поглощения света, не остаются на более высоких энергетических уровнях; вместо этого они имеют тенденцию высвобождать энергию и релаксировать обратно в самое низкое основное состояние, где высвобождаемая энергия часто проявляется в виде тепловой энергии и заставляет материал термически расширяться и изменяться в объеме. Когда мы ограничиваем объем материала, например, упаковывая его в фотоакустическую ячейку, его расширение приводит к изменению давления. После применения периодической модуляции интенсивности падающего света температура, объем и давление материала также периодически изменяются, что приводит к появлению обнаруживаемой механической волны. Это колебание может быть обнаружено чувствительным микрофоном или пьезоэлектрическим керамическим микрофоном, который мы называем фотоакустическим сигналом.   Принципиальная схема     Как синхронный усилитель измеряет фотоакустические сигналы?   Таким образом, фотоакустический сигнал генерируется гораздо меньшим сигналом давления, преобразованным из очень небольшого тепла (выделяемого в результате атомной или молекулярной релаксации). Обнаружение таких чрезвычайно слабых сигналов невозможно без синхронных усилителей.   В фотоакустической спектроскопии сигнал, собранный с микрофона, необходимо усилить предусилителем, а затем синхронизировать его с нужным нам частотным сигналом с помощью синхронного усилителя. Таким образом, можно обнаружить сигнал фотоакуст...