Приложения

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...

Просвечивающие Еэлектронные микроскопы (ПЭМ) и сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) являются незаменимыми инструментами в современных научных исследованиях. По сравнению с оптическими микроскопами электронные микроскопы обеспечивают более высокое разрешение, что позволяет наблюдать и изучать микроструктуру образцов в меньшем масштабе. Электронные микроскопы могут обеспечивать изображения с высоким разрешением и большим увеличением, используя взаимодействие между электронным лучом и образцом, что позволяет исследователям получать важную информацию, которую может быть трудно получить другими методами. Какой микроскоп вам больше подходит? При выборе подходящего метода электронной микроскопии для ваших нужд необходимо учитывать различные факторы, чтобы определить наилучший вариант. Вот некоторые соображения, которые могут помочь вам принять решение: Цель анализа: Во-первых, важно определить цель вашего анализа. Для разных типов анализа подходят разные методы электронной микроскопии. а. Если вас интересует особенности поверхности образца, такие как обнаружение шероховатости или загрязнения, Sконсервный Eэлектронный Mмикроскоп (SEM) может быть более подходящим. б. Однако, если вы хотите понять кристаллическую структуру образца и обнаружить структурные дефекты или примеси, Tпередача Eэлектронный Mмикроскоп (TEM) может быть более подходящим. Требования к разрешению: В зависимости от ваших требований к анализу у вас могут быть особые требования к разрешению. В этом отношении TEM обычно имеет более высокое разрешение возможности по сравнению с SEM. Если вам необходимо получить изображения с высоким разрешением, особенно для наблюдения тонких структур, ПЭМ может оказаться более подходящим вариантом. Sобразец Приготовление: Важным фактором является сложность подготовки образцов . а. СЭМ образцы обычно требуют минимальной подготовки или вообще не требуют ее, а СЭМ обеспечивает большую гибкость в выборе размера образцов , поскольку их можно устанавливать непосредственно на этап образца для визуализации. б. Напротив, процесс процесс подготовки образцов для ПЭМ гораздо более сложен и требует для работы опытных инженеров. образцы ПЭМ должны быть чрезвычайно тонкими, обычно менее 150 нм или даже менее 30 нм, и как можно более плоскими. Это означает, что подготовка образцов ТОМ может потребовать больше времени и опыта. Тип изображений: СЭМ обеспечивает подробные трехмерные изображения поверхности образца , а ПЭМ обеспечивает двухмерные проекционные изображения внутренней структуры образца. а. Сканирующий Eэлектронный Mмикроскопe (SEM) обеспечивает трехмерные изображения морфологии поверхности образца . В основном он используется для морфологического анализа. Если вам необходимо изучить морфологию поверхности материала, можно использовать СЭМ, но вам необходимо учитывать разрешение, чтобы увидеть, соответствует ли оно вашим экспериментальным требованиям. б. Если вам нужно понять внутреннее устройство кристаллическая или атомная структура материала, требуется ПЭМ...

Что такое антиферромагнетик?   Рисунок 1: Расположение магнитных моментов в антиферромагнетиках.   Обычными свойствами железа являются ферромагнетизм, сегнетоэлектричество и сегнетоупругость. Материалы, обладающие двумя и более свойствами железа одновременно, называются мультиферроиками. Мультиферроики обычно обладают сильными свойствами связи с железом, т.е. одно свойство железа в материале может модулировать другое свойство железа, например, использование приложенного электрического поля для модуляции сегнетоэлектрических свойств материала и, таким образом, влиять на ферромагнитные свойства материала. Ожидается, что такие мультиферроики станут следующим поколением электронных спиновых устройств. Среди них широко изучаются антиферромагнитные материалы, поскольку они обладают хорошей устойчивостью к приложенному магнитному полю.   Антиферромагнетизм — это магнитное свойство материала, в котором магнитные моменты расположены в антипараллельном шахматном порядке и не обладают макроскопическим чистым магнитным моментом. Это магнитоупорядоченное состояние называется антиферромагнетизмом. Внутри антиферромагнетика спины соседних валентных электронов имеют тенденцию быть в противоположных направлениях, и магнитное поле не генерируется. Антиферромагнитные материалы относительно редки, и большинство из них существуют только при низких температурах, например, оксид железа, ферромарганцевые сплавы, никелевые сплавы, редкоземельные сплавы, редкоземельные бориды и т. д. Однако существуют также антиферромагнитные материалы при комнатной температуре, например BiFeO3, который в настоящее время находится на стадии горячих исследований.   Перспективы применения антиферромагнитных материалов. Знания об антиферромагнетизме возникли главным образом благодаря развитию технологии рассеяния нейтронов, благодаря которой мы можем «видеть» расположение спинов в материалах и тем самым подтверждать существование антиферромагнетизма. Возможно, Нобелевская премия по физике вдохновила исследователей сосредоточиться на антиферромагнитных материалах, и ценность антиферромагнетизма постепенно стала изучаться.   Антиферромагнитные материалы менее подвержены ионизации и интерференции магнитных полей и имеют собственные частоты и частоты переходов состояний на несколько порядков выше, чем у типичных ферромагнетиков. Антиферромагнитное упорядочение в полупроводниках наблюдается легче, чем ферромагнитное упорядочение. Эти преимущества делают антиферромагнитные материалы привлекательным материалом для спинтроники.   Новое поколение магнитной оперативной памяти использует электрические методы для записи и чтения информации на ферромагнетиках, что может снизить устойчивость ферромагнетиков и не способствует стабильному хранению данных, а поля рассеяния ферромагнитных материалов могут стать существенным препятствием для высокоинтегрированных воспоминания. Напротив, антиферромагнетики имеют нулевую суммарную намагниченность, не генерируют поля рассеяния и нечу...