kuin elektronimikroskoopilla. Mikroskooppien tyypit: kuvaus, pääominaisuudet, tarkoitus
Kuvan saamiseksi elektronimikroskoopissa käytetään erityisiä magneettilinssejä, jotka ohjaavat elektronien liikettä instrumenttipylväässä magneettikentän avulla.
Tietosanakirja YouTube
1 / 4
✪ Maailman tehokkain elektronimikroskooppi.
✪ Maailmat mikroskoopin alla
✪ Nanoworld. Pyyhkäisevä tunnelointimikroskooppi.
✪ 89. Suuren historiasta tieteellisiä löytöjä: Ernst Ruska ja elektronimikroskooppi
Tekstitykset
Elektronimikroskoopin kehityksen historia
Vuonna 1931 R. Rudenberg sai patentinle, ja vuonna 1932 M. Knoll ja E. Ruska rakensivat ensimmäisen modernin instrumentin prototyypin. Tämä E. Ruskan teos sai vuonna 1986 fysiikan Nobelin palkinnon, joka myönnettiin hänelle sekä skannauskoettimikroskoopin keksijöille Gerd Karl Binnigille ja Heinrich Rohrerille. Transmissioelektronimikroskoopin käyttö tieteelliseen tutkimukseen alkoi 1930-luvun lopulla, ja samaan aikaan ilmestyi ensimmäinen Siemensin rakentama kaupallinen instrumentti.
1930-luvun lopulla - 1940-luvun alussa ilmestyivät ensimmäiset pyyhkäisyelektronimikroskoopit, jotka muodostavat kuvan kohteesta siirtämällä peräkkäin pienen poikkileikkauksen omaavaa elektroniluotainta kohteen yli. Näiden laitteiden laaja käyttö tieteellinen tutkimus alkoivat 1960-luvulla, jolloin ne saavuttivat merkittävää teknistä edistystä.
Merkittävä kehitysharppaus (1970-luvulla) oli Schottky-katodien ja kylmäkenttäemissioisten katodien käyttö termionisten katodien sijaan, mutta niiden käyttö vaatii paljon suurempaa tyhjiötä.
1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa tietokoneistaminen ja CCD-ilmaisimien käyttö helpotti digitaalista kuvantamista paljon.
Viime vuosikymmenen aikana nykyaikaiset edistyneet ovat käyttäneet pallomaisten ja kromaattisten poikkeamien korjaajia, jotka aiheuttavat merkittäviä vääristymiä tuloksena olevaan kuvaan. Niiden käyttö voi kuitenkin vaikeuttaa huomattavasti laitteen käyttöä.
Laitteiden tyypit
Transmissioelektronimikroskooppi
Transmissioelektronimikroskooppi käyttää korkeaenergistä elektronisuihkua kuvan muodostamiseen. Elektronisuihku muodostetaan katodin avulla (volframi, LaB 6 , Schottky tai kylmäkenttäemissio). Tuloksena oleva elektronisuihku kiihdytetään yleensä 80-200 keV:iin (käytetään erilaisia jännitteitä 20 kV:sta 1 MV:iin), fokusoidaan magneettilinssijärjestelmällä (joskus sähköstaattiset linssit), joka kulkee näytteen läpi niin, että osa elektroneista on sironnut. otoksessa, ja jotkut eivät. Näin ollen näytteen läpi kulkeva elektronisuihku kuljettaa tietoa näytteen rakenteesta. Seuraavaksi säde kulkee suurennuslinssijärjestelmän läpi ja muodostaa kuvan luminoivalle näytölle (yleensä sinkkisulfidista), valokuvalevylle tai CCD-kameralle.
TEM-resoluutiota rajoittaa pääasiassa pallopoikkeama. Joissakin nykyaikaisissa TEM-malleissa on pallopoikkeaman korjaimia.
TEM:n tärkeimmät haitat ovat erittäin ohuen näytteen tarve (suuruusluokkaa 100 nm) ja näytteiden epävakaus (hajoaminen) säteen alla.
Transmissiopyyhkäisy (pyyhkäisy) elektronimikroskopia (SEM)
Yksi (TEM) tyypeistä on kuitenkin instrumentteja, jotka toimivat yksinomaan TEM-tilassa. Elektronisuihku johdetaan suhteellisen ohuen näytteen läpi, mutta toisin kuin perinteisessäsa, elektronisuihku fokusoidaan pisteeseen, joka liikkuu näytteen poikki rasteria pitkin.
Raster (pyyhkäisy) elektronimikroskopia
Se perustuu television periaatteeseen, jossa näytepinnan yli lakaistaan ohut elektronisuihku.
Väritys
Yleisimmissä kokoonpanoissaan elektronimikroskoopit tuottavat kuvia, joissa on erillinen kirkkausarvo pikseliä kohden, ja tulokset näytetään tyypillisesti harmaan sävyinä. Usein nämä kuvat kuitenkin väritetään ohjelmiston avulla tai yksinkertaisesti muokkaamalla niitä manuaalisesti graafinen editori. Tämä tehdään yleensä esteettisen vaikutuksen vuoksi tai rakenteen tarkentamiseksi, eikä se yleensä lisää tietoja kuviosta.
Joissakin kokoonpanoissa enemmän tietoa näytteen ominaisuuksista voidaan kerätä pikselikohtaisesti käyttämällä useita ilmaisimia. SEM:ssä materiaalin topografian ja topografian attribuutit voidaan kaapata käyttämällä paria elektronisia heijastusilmaisimia, ja tällaiset attribuutit voidaan liittää yhteen värikuvaan, jolloin kullekin attribuutille on määritetty eri päävärit. Analogisesti heijastuneen ja toissijaisen elektronisen signaalin yhdistelmille voidaan määrittää eri värejä ja ne voidaan asettaa yhden värillisen mikrokuvan päälle, jolloin näytetään samanaikaisesti näytteen ominaisuudet.
Joillakin SEM:ssä käytetyillä ilmaisimilla on analyyttiset ominaisuudet ja ne voivat tarjota useita tietokohteita pikseliä kohden. Esimerkkejä ovat energiadispersiiviset röntgenspektroskopiadetektorit, joita käytetään alkuaineanalyysissä, ja katodoluminesenssimikroskooppijärjestelmät, jotka analysoivat elektronistimuloidun luminesenssin intensiteettiä ja spektriä (esimerkiksi) geologisissa näytteissä. SEM-järjestelmissä näiden ilmaisimien käyttö on yleistä signaalien värikoodaamiseen ja niiden päällekkäin yhdeksi värikuvaksi siten, että erot eri näytekomponenttien jakautumisessa ovat selvästi nähtävissä ja verrattavissa. Lisäksi toissijainen elektroninen kuvantamisstandardi voidaan yhdistää yhteen tai useampaan koostumuskanavaan, jotta näytteen rakennetta ja koostumusta voidaan verrata. Tällaisia kuvia voidaan tehdä säilyttäen alkuperäisen signaalin täydellinen eheys, joka ei muutu millään tavalla.
Vikoja
Elektronimikroskoopit ovat kalliita valmistaa ja huoltaa, mutta konfokaalisen optisen mikroskoopin kokonais- ja käyttökustannukset ovat verrattavissa peruselektronimikroskooppeihin. Korkean resoluution saavuttamiseen tähtäävät mikroskoopit on sijoitettava vakaisiin rakennuksiin (joskus maan alle) ja ilman ulkoisia sähkömagneettisia kenttiä. Näytteitä tulee yleensä harkita tyhjiössä, koska ilman muodostavat molekyylit sirottavat elektroneja. Yksi poikkeus on SEM-ympäristö, joka mahdollistaa hydratoituneiden näytteiden katselun alhaisessa paineessa (jopa 2,7 kPa) ja/tai kosteissa ympäristöissä. Pyyhkäisevät elektronimikroskoopit, jotka toimivat tavallisessa suurtyhjötilassa, kuvaavat tyypillisesti johtavan näytteen; Siksi sähköä johtamattomat materiaalit vaativat johtavan pinnoitteen (kulta/palladium, hiiliseos, osmium jne.). tila alhainen jännite nykyaikaiset mikroskoopit mahdollistavat johtamattomien näytteiden tarkkailun ilman pinnoitusta. Johtamattomat materiaalit voidaan kuvata myös vaihtelevalla paineella (tai ympäristöön) pyyhkäisyelektronimikroskooppi.
Sovellukset
|
Puolijohteet ja varastointi
Biologia ja biologiset tieteet
|
Tieteellinen tutkimus
Ala
|
Tutkia nanoobjekteja optisten mikroskooppien resoluutiolla ( jopa ultraviolettisäteilyä käytettäessä) on selvästi riittämätön. Tämän seurauksena 1930-luvulla syntyi ajatus käyttää elektroneja valon sijasta, jonka aallonpituus, kuten kvanttifysiikasta tiedämme, on satoja kertoja pienempi kuin fotoneilla.
Kuten tiedätte, visiomme perustuu kuvan muodostumiseen esineestä silmän verkkokalvolla tästä kohteesta heijastuneiden valoaaltojen avulla. Jos valo kulkee optisen järjestelmän läpi ennen silmään pääsyä mikroskooppi, näemme kuvan suurennettuna. Samalla valonsäteiden kulkua ohjataan taitavasti objektiivin ja laitteen okulaarin muodostavien linssien avulla.
Mutta kuinka voit saada kuvan kohteesta ja paljon korkeammalla resoluutiolla käyttämällä ei valosäteilyä, vaan elektronivirtaa? Toisin sanoen, kuinka on mahdollista nähdä esineitä hiukkasten, ei aaltojen, käytön perusteella?
Vastaus on hyvin yksinkertainen. Tiedetään, että elektronien liikerataan ja nopeuteen vaikuttavat merkittävästi ulkoiset sähkömagneettiset kentät, joiden avulla elektronien liikettä voidaan ohjata tehokkaasti.
Tiede elektronien liikkumisesta sähkömagneettisissa kentissä ja halutut kentät muodostavien laitteiden laskemisesta on ns. elektroninen optiikka.
Sähköisen kuvan muodostavat sähkö- ja magneettikentät suunnilleen sama kuin valo-optiset linssit. Siksi elektronimikroskoopissa elektronisäteen fokusoimiseen ja hajottamiseen tarkoitettuja laitteita kutsutaan " elektroniset linssit”.
elektroninen linssi. Virtaa kuljettavat kelalangat keskittävät elektronisäteen samalla tavalla kuin lasilinssi kohdistaa valonsäteen.
Kelan magneettikenttä toimii suppenevana tai hajoavana linssinä. Magneettikentän keskittämiseksi kela peitetään magneettisella " panssari» valmistettu erityisestä nikkeli-kobolttiseoksesta, jättäen vain kapean rakon sisäosaan. Tällä tavalla luotu magneettikenttä voi olla 10-100 tuhatta kertaa voimakkaampi kuin Maan magneettikenttä!
Valitettavasti silmämme ei pysty havaitsemaan elektronisäteitä suoraan. Siksi niitä käytetään piirustus” kuvat fluoresoivilla näytöillä (jotka hehkuvat elektronien osuessa). Muuten, sama periaate on monitorien ja oskilloskooppien toiminnan taustalla.
Olemassa suuri määrä eri elektronimikroskooppien tyypit joista pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) on suosituin. Sen yksinkertaistetun kaavion saamme, jos asetamme tutkittavan kohteen tavallisen television katodisädeputken sisään näytön ja elektronilähteen väliin.
Tällaisissa mikroskooppi ohut elektronisuihku (säteen halkaisija noin 10 nm) kiertää (ikään kuin pyyhkäisi) näytettä vaakasuorin viivoin, piste pisteeltä ja lähettää synkronisesti signaalin kineskoopille. Koko prosessi on samanlainen kuin television toiminta skannausprosessissa. Elektronien lähde on metalli (yleensä volframi), josta kuumennettaessa termionisen emission seurauksena elektroneja vapautuu.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin toimintakaavio
Termioninen emissio on elektronien ulostulo johtimien pinnalta. Vapautuneiden elektronien määrä on pieni T = 300K ja kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan noustessa.
Kun elektronit kulkevat näytteen läpi, osa niistä hajaantuu johtuen törmäyksistä näytteen atomiytimien kanssa, toiset johtuen törmäyksistä atomien elektronien kanssa ja toiset kulkevat sen läpi. Joissakin tapauksissa emittoituu sekundaarisia elektroneja, indusoituu röntgensäteitä ja niin edelleen. Kaikki nämä prosessit tallentavat erityiset ilmaisimia ja muunnetussa muodossa näkyvät näytöllä, jolloin saadaan suurennettu kuva tutkittavasta kohteesta.
Suurennuksella tarkoitetaan tässä tapauksessa näytöllä olevan kuvan koon suhdetta sen alueen kokoon, jota säde kiertää näytteessä. Koska elektronin aallonpituus on suuruusluokkaa pienempi kuin fotonin, nykyaikaisissa SEM-malleissa tämä kasvu voi nousta 10 miljoonaan15, mikä vastaa muutaman nanometrin resoluutiota, mikä mahdollistaa yksittäisten atomien visualisoinnin.
Pääasiallinen haitta elektronimikroskopia- tarve työskennellä täydellisessä tyhjiössä, koska minkä tahansa kaasun läsnäolo mikroskoopin kammion sisällä voi johtaa sen atomien ionisaatioon ja vääristää merkittävästi tuloksia. Lisäksi elektroneilla on tuhoisa vaikutus biologisia esineitä, minkä vuoksi ne eivät sovellu tutkimukseen monilla biotekniikan aloilla.
Luomisen historia elektronimikroskooppi on merkittävä esimerkki tieteidenvälisyyteen perustuvasta saavutuksesta, kun itsenäisesti kehittyvät tieteen ja teknologian alat yhdistyivät uudeksi tehokkaaksi työkaluksi tieteelliseen tutkimukseen.
Klassisen fysiikan huippu oli teoria elektromagneettinen kenttä, joka selitti valon, sähkön ja magnetismin etenemisen sähkömagneettisten aaltojen etenemisenä. Aaltooptiikka selitti diffraktioilmiön, kuvanmuodostusmekanismin ja valomikroskoopin resoluutiota määrittävien tekijöiden vuorovaikutuksen. onnea kvanttifysiikka olemme velkaa elektronin löytämisestä sen spesifisten korpuskulaaristen aaltojen ominaisuuksineen. Nämä ovat erillisiä ja näennäisesti itsenäisiä polkuja kehitys johti elektronioptiikan luomiseen, jonka yksi tärkeimmistä keksinnöistä 1930-luvulla oli elektronimikroskooppi.
Mutta tutkijat eivät myöskään jääneet tähän. Sähkökentällä kiihdytetyn elektronin aallonpituus on useita nanometrejä. Tämä ei ole huono, jos haluamme nähdä molekyylin tai jopa atomihila. Mutta kuinka katsoa atomin sisään? Miltä se näyttää kemiallinen sidos? Miltä prosessi näyttää kemiallinen reaktio? Tätä varten tänään eri maat tutkijat kehittävät neutronimikroskooppeja.
Neutroneita löytyy yleensä mm atomiytimet protonien kanssa ja niillä on lähes 2000 kertaa enemmän massaa kuin elektronilla. Ne, jotka eivät ole unohtaneet de Broglien kaavaa kvanttiluvusta, ymmärtävät heti, että neutronin aallonpituus on yhtä monta kertaa pienempi, eli se on nanometrin pikometrejä tuhannesosia! Silloin atomi ei näy tutkijoille sumeana täplänä, vaan kaikessa loistossaan.
Neutron mikroskooppi on monia etuja - erityisesti neutronit heijastavat vetyatomeja hyvin ja tunkeutuvat helposti paksuihin näytekerroksiin. Sen rakentaminen on kuitenkin erittäin vaikeaa: neutroneilla ei ole sähkövarausta, joten ne jättävät rauhallisesti huomiotta magneetti- ja sähkökentät ja pyrkivät väistämään antureita. Lisäksi suuria kömpelöitä neutroneja ei ole niin helppoa karkottaa atomeista. Siksi neutronimikroskoopin ensimmäiset prototyypit ovat vielä hyvin kaukana täydellisyydestä.
Aloitamme yrittäjän, tietotekniikan asiantuntijan ja osa-aikaisen amatöörisuunnittelijan Aleksei Braginin blogin julkaisemisen, joka kertoo epätavallisesta kokemuksesta - jo vuoden ajan blogin kirjoittajalla on ollut kiire kunnostettu monimutkaisia tieteellisiä laitteita - skannaus elektronimikroskooppi - käytännössä kotona. Lue, mitä tekniikan, teknisiä ja tieteellisiä haasteita Aleksei joutui kohtaamaan ja kuinka hän selviytyi niistä.
Kerran ystäväni soitti minulle ja sanoi: Löysin mielenkiintoisen asian, minun on tuotava se sinulle, mutta se painaa puoli tonnia. Joten sain kolonnin JEOL JSM-50A pyyhkäisyelektronimikroskoopista autotallissani. Hänet poistettiin jostain tutkimuslaitoksesta kauan sitten ja vietiin romuun. Elektroniikka katosi, mutta elektroni-optinen kolonni tyhjiöosan kanssa pelastettiin.
Koska suurin osa laitteista säilyi, heräsi kysymys: onko mahdollista pelastaa koko mikroskooppi, eli palauttaa ja tuoda se Työkunto? Ja aivan autotallissa, omilla käsilläni, käyttämällä vain perustekniikan tietämystä ja improvisoituja keinoja? Totta, en ollut koskaan aiemmin käsitellyt tällaisia tieteellisiä laitteita, puhumattakaan siitä, että osasin niitä käyttää, enkä minulla ollut aavistustakaan siitä, miten se toimii. Mutta ei ole mielenkiintoista vain laittaa vanhaa rautapalaa käyttökuntoon - on mielenkiintoista selvittää kaikki itse ja tarkistaa, onko mahdollista hallita täysin uusia alueita tieteellisellä menetelmällä. Joten aloin palauttaa elektronimikroskoopin autotallissa.
Tässä blogissa kerron teille, mitä olen jo onnistunut tekemään ja mitä on vielä tekemättä. Matkan varrella esittelen elektronimikroskooppien toimintaperiaatteet ja niiden pääkomponentit sekä puhun monista teknisistä esteistä, jotka työn aikana jouduttiin voittamaan. Joten aloitetaan.
Mikroskoopin palauttamiseksi ainakin tilaan "piirrä elektronisuihkulla luminoivalle näytölle", oli tarpeen:
Aloitetaan järjestyksessä. Tänään puhun elektronimikroskooppien toimintaperiaatteista. Niitä on kahta tyyppiä:
Transmissioelektronimikroskooppi
TEM on hyvin samanlainen kuin perinteinen optinen mikroskooppi, vain tutkittavaa näytettä ei säteilytetä valolla (fotoneilla), vaan elektroneilla. Elektronisäteen aallonpituus on paljon pienempi kuin fotonisäteen, joten voidaan saada paljon suurempi resoluutio.
Elektronisäde kohdistetaan ja ohjataan sähkömagneettisten tai sähköstaattisten linssien avulla. Niissä on jopa samat vääristymät (kromaattiset poikkeamat) kuin optisissa linsseissä, vaikka fyysisen vuorovaikutuksen luonne on tässä täysin erilainen. Muuten, se lisää myös uusia vääristymiä (johtuen linssissä olevien elektronien kiertymisestä elektronisäteen akselia pitkin, mitä ei tapahdu fotoneilla optisessa mikroskoopissa).
TEM:llä on haittoja: tutkittavien näytteiden tulee olla erittäin ohuita, ohuempia kuin 1 mikroni, mikä ei ole aina kätevää, varsinkin kotona työskennellessä. Jos esimerkiksi haluat nähdä hiuksesi valon läpi, niitä on leikattava vähintään 50 kerrosta. Tämä johtuu siitä, että elektronisäteen läpäisykyky on paljon huonompi kuin fotonin. Lisäksi TEM on harvinaisia poikkeuksia lukuun ottamatta melko hankala. Tämä alla näkyvä laite ei näytä olevan kovin suuri (vaikka se on ihmistä korkeampi ja siinä on kiinteä valurautainen runko), mutta sen mukana tulee myös suuren kaapin kokoinen virtalähde - yhteensä , tarvitaan melkein koko huone.
Mutta TEM:n resoluutio on korkein. Sen avulla (jos yrität kovasti) voit nähdä aineen yksittäiset atomit.
Calgaryn yliopisto
Tämä resoluutio on erityisen hyödyllinen virussairauden aiheuttajan tunnistamisessa. Kaikki 1900-luvun virusanalytiikka rakennettiin TEM:n pohjalle, ja vasta halvempien suosittujen virusten diagnosointimenetelmien (esimerkiksi polymeraasiketjureaktio tai PCR) käyttöönoton myötä TEM:ien rutiinikäyttö tähän tarkoitukseen loppui.
Esimerkiksi tältä H1N1-flunssa näyttää "valon läpi":
Calgaryn yliopisto
Pyyhkäisevä elektronimikroskooppi
SEM:ää käytetään pääasiassa näytteiden pinnan tutkimiseen erittäin korkealla resoluutiolla (miljoonakertainen suurennus verrattuna optisiin mikroskoopeihin 2000 kertaa). Ja tästä on paljon enemmän hyötyä kotitaloudessa :)
Esimerkiksi uuden hammasharjan yksittäinen harjas näyttää tältä:
Saman pitäisi tapahtua mikroskoopin elektronioptisessa pylväässä, vain tässä näytettä säteilytetään, ei näytön loisteainetta, ja kuva muodostuu antureilta saatujen tietojen perusteella, jotka tallentavat sekundäärielektroneja, elastisesti heijastuneita elektroneja jne. päällä. Juuri tämän tyyppisistä elektronimikroskoopeista keskustellaan tässä blogissa.
Sekä television kineskooppi että mikroskoopin elektronioptinen kolonni toimivat vain tyhjiössä. Mutta puhun tästä yksityiskohtaisesti seuraavassa numerossa.
(Jatkuu)
Elektronimikroskoopin historia
Vuonna 1931 R. Rudenberg sai patentinle, ja vuonna 1932 M. Knoll ja E. Ruska rakensivat ensimmäisen modernin instrumentin prototyypin. Tämä E. Ruskan teos sai vuonna 1986 fysiikan Nobelin palkinnon, joka myönnettiin hänelle ja pyyhkäisyanturimikroskoopin keksijöille Gerd Karl Binnigille ja Heinrich Rohrerille. Transmissioelektronimikroskoopin käyttö tieteelliseen tutkimukseen alkoi 1930-luvun lopulla, ja samaan aikaan ilmestyi ensimmäinen Siemensin rakentama kaupallinen instrumentti.
1930-luvun lopulla - 1940-luvun alussa ilmestyivät ensimmäiset pyyhkäisyelektronimikroskoopit, jotka muodostavat kuvan kohteesta siirtämällä peräkkäin pienen poikkileikkauksen omaavaa elektroniluotainta kohteen yli. Näiden laitteiden massakäyttö tieteellisessä tutkimuksessa alkoi 1960-luvulla, jolloin ne saavuttivat merkittävän teknisen täydellisyyden.
Merkittävä kehitysharppaus (70-luvulla) oli Schottky-katodien ja kylmäkenttäemissiolla varustettujen katodien käyttö termionisten katodien sijaan, mutta niiden käyttö vaatii paljon suurempaa tyhjiötä.
90-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa tietokoneistaminen ja CCD-ilmaisimien käyttö lisäsivät huomattavasti vakautta ja (suhteellisen) helppokäyttöisyyttä.
Viime vuosikymmenen aikana nykyaikaiset edistyneet käyttävät korjaajia pallomaisille ja kromaattisille poikkeavuuksille (jotka aiheuttavat suurimman vääristymän tuloksena olevaan kuvaan), mutta niiden käyttö vaikeuttaa joskus merkittävästi laitteen käyttöä.
Elektronimikroskooppien tyypit
Transmissioelektronimikroskooppi
Malli: Osio tyhjä
Alkuperäinen näkymä elektronimikroskoopista. Transmissioelektronimikroskooppi käyttää korkeaenergistä elektronisuihkua kuvan muodostamiseen. Elektronisuihku muodostetaan katodin avulla (volframi, LaB 6 , Schottky tai kylmäkenttäemissio). Tuloksena oleva elektronisuihku kiihdytetään yleensä +200 keV:iin (käytetään erilaisia jännitteitä 20 keV:sta 1 meV:iin), fokusoidaan sähköstaattisten linssien avulla, kulkee näytteen läpi siten, että osa siitä kulkee näytteen sironnan läpi ja osa ei. Näin ollen näytteen läpi kulkeva elektronisuihku kuljettaa tietoa näytteen rakenteesta. Seuraavaksi säde kulkee suurennuslinssijärjestelmän läpi ja muodostaa kuvan luminoivalle näytölle (yleensä sinkkisulfidista), valokuvalevylle tai CCD-kameralle.
TEM-resoluutiota rajoittaa pääasiassa pallopoikkeama. Joissakin nykyaikaisissa TEM-malleissa on pallopoikkeaman korjaimia.
TEM:n tärkeimmät haitat ovat erittäin ohuen näytteen tarve (luokkaa 100 nm) ja näytteiden epävakaus (hajoaminen) säteen alla.
Transmissiopyyhkäisy (pyyhkäisy) elektronimikroskopia (SEM)
Pääartikkeli: Transmissiopyyhkäisyelektronimikroskooppi
Yksi (TEM) tyypeistä on kuitenkin instrumentteja, jotka toimivat yksinomaan TEM-tilassa. Elektronisuihku johdetaan suhteellisen ohuen näytteen läpi, mutta toisin kuin perinteisessäsa, elektronisuihku fokusoidaan pisteeseen, joka liikkuu näytteen poikki rasteria pitkin.
Raster (pyyhkäisy) elektronimikroskopia
Se perustuu television periaatteeseen, jossa näytepinnan yli lakaistaan ohut elektronisuihku.
Pienjänniteelektronimikroskooppi
Elektronimikroskooppien käyttöalueet
|
Puolijohteet ja varastointi
Biologia ja biologiset tieteet
|
Tieteellinen tutkimus
Ala
|
Maailman suurimmat elektronimikroskooppien valmistajat
Katso myös
Huomautuksia
Linkit
- 15 parasta elektronimikroskoopin kuvaa vuodelta 2011 Suositellun sivuston kuvat ovat satunnaisesti värillisiä ja niillä on enemmän taiteellista kuin tieteellistä arvoa (elektronimikroskoopit tuottavat mustavalkoisia kuvia värillisten kuvien sijaan).
Wikimedia Foundation. 2010 .
Elektronimikroskooppi Elektronimikroskooppi on laite, jonka avulla voit saada kuvan kohteista, joiden suurin suurennus on jopa 10 6 kertaa, kiitos elektronisuihkun käytön valovirran sijasta. Elektronimikroskoopin resoluutio on 1000÷10000 kertaa valomikroskoopin resoluutiota suurempi ja parhaimmilla nykyaikaisilla instrumenteilla se voi olla useita angströmejä (10 -7 m).
Elektronimikroskoopin ilmestyminen tuli mahdolliseksi lopun fyysisten löytöjen sarjan jälkeen XIX alku XX vuosisadalla. Tämä on elektronin löytö vuonna 1897 (J. Thomson) ja kokeellinen löytö vuonna 1926 elektronin aaltoominaisuuksista (K. Davisson, L. Germer), mikä vahvistaa de Broglien vuonna 1924 esittämän hypoteesin korpuskulaarista. - kaikentyyppisten aineiden aaltodualismi. Vuonna 1926 saksalainen fyysikko X. Bush loi magneettisen linssin, joka mahdollistaa elektronisäteiden fokusoinnin, mikä toimi edellytyksenä ensimmäisen elektronimikroskoopin luomiselle 1930-luvulla. Vuonna 1931 R. Rudenberg sai patentinle, ja vuonna 1932 M. Knoll ja E. Ruska rakensivat ensimmäisen modernin laitteen prototyypin. Tämä E. Ruskan teos sai vuonna 1986 fysiikan Nobelin palkinnon, joka myönnettiin hänelle ja pyyhkäisyanturimikroskoopin keksijöille Gerd Karl Binnigille ja Heinrich Rohrerille. Vuonna 1938 Ruska ja B. von Borris rakensivat prototyypin teollisesta siirtoelektronimikroskoopista Siemens-Halske-yritykselle Saksassa; tämä instrumentti teki lopulta mahdolliseksi saavuttaa 100 nm:n resoluution. Muutamaa vuotta myöhemmin A. Prebus ja J. Hiller rakensivat ensimmäisen korkearesoluutioisen OPEM:n Toronton yliopistoon (Kanada). 1930-luvun lopulla ja 1940-luvun alussa ilmestyivät ensimmäiset pyyhkäisyelektronimikroskoopit (SEM), jotka muodostivat kuvan kohteesta siirtämällä peräkkäin pienen poikkileikkauksen elektronikoetinta kohteen yli. Näiden laitteiden massakäyttö tieteellisessä tutkimuksessa alkoi 1960-luvulla, jolloin ne saavuttivat merkittävän teknisen täydellisyyden. SEM nykyisessä muodossaan keksi vuonna 1952 Charles Otley. Tosin alustavat versiot tällaisesta laitteesta rakensivat Knoll Saksassa 1930-luvulla ja Zworykin RCA-yhtiön työntekijöiden kanssa 1930-luvulla, mutta vain Otley-laite saattoi toimia perustana useille teknisille parannuksille, jotka huipentuivat SEM:n teollisen version esittely 1960-luvun puolivälissä x vuotta.
Elektronimikroskooppeja on kahta päätyyppiä. Transmissioelektronimikroskooppi 1930-luvulla keksittiin perinteinen (OPEM), pyyhkäisyelektronimikroskooppi 1950-luvulla oli pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM)
Transmissioelektronimikroskooppi ultraohuesta esineestä Transmissioelektronimikroskooppi (TEM) on laite, jossa ultraohuesta esineestä (paksuus 0,1 μm) muodostuu kuva elektronisuihkun ja näyteaineen vuorovaikutuksen seurauksena. , jota seuraa suurennus magneettisilla linsseillä (objektiivi) ja rekisteröinti fluoresoivalle näytölle. Transmissioelektronimikroskooppi on monella tapaa samanlainen kuin valomikroskooppi, paitsi että se käyttää näytteiden valaisemiseen valon sijasta elektronisädettä. Se sisältää elektronisen projektorin, sarjan kondensaattorilinssejä, objektiivin ja heijastusjärjestelmän, joka sopii okulaariin, mutta heijastaa todellisen kuvan fluoresoivalle näytölle tai valokuvalevylle. Elektronilähde on yleensä lämmitetty katodi, joka on valmistettu volframista tai lantaaniheksaboridista. Katodi on sähköisesti eristetty muusta laitteesta, ja elektroneja kiihdyttää voimakas sähkökenttä. Tällaisen kentän luomiseksi katodi pidetään V:n suuruisessa potentiaalissa suhteessa muihin elektrodeihin, jotka fokusoivat elektronit kapeaksi säteeksi. Tätä laitteen osaa kutsutaan elektroniseksi projektoriksi. Ilmakehän miljardisosa Koska elektronit ovat voimakkaasti aineen hajottamia, mikroskoopin pylväässä täytyy olla tyhjiö, jossa elektronit liikkuvat. Se ylläpitää painetta, joka ei ylitä yhtä miljardisosaa ilmanpaineesta.
Kelan kierrosten synnyttämä magneettikenttä, jonka läpi virta kulkee, toimii suppenevana linssinä, polttoväli jota voidaan muuttaa muuttamalla virtaa. Virtaa kuljettavan langan kelat keskittävät elektronisäteen samalla tavalla kuin lasilinssi kohdistaa valonsäteen. Sähköinen kuva muodostuu sähkö- ja magneettikentistä samalla tavalla kuin valokuva optisten linssien avulla. Magneettilinssin toimintaperiaate on havainnollistettu seuraavassa kaaviossa.
TAVANOMAINEN VAIHTEISTOelektronimikroskooppi (OPEM). 1 – elektronien lähde; 2 - kiihdytysjärjestelmä; 3 - kalvo; 4 - kondensaattorilinssi; 5 - näyte; 6 - objektiivilinssi; 7 - kalvo; 8 - projektiolinssi; 9 - näyttö tai elokuva; 10 - suurennettu kuva. Magneettiset linssit kiihdyttävät ja tarkentavat elektroneja. Linssin diafragman läpi kulkevien elektronien luoma suurennettu kuva muunnetaan näkyväksi fluoresoivaksi näytöksi tai tallennetaan valokuvauslevylle. Sarja kondensaattorilinssejä (vain viimeinen esitetty) fokusoi elektronisäteen näytteeseen. Tyypillisesti ensimmäinen näistä luo suurentamattoman kuvan elektronilähteestä, kun taas jälkimmäinen ohjaa näytteen valaistun alueen kokoa. Viimeisen kondensaattorilinssin aukko määrittää säteen leveyden kohdetasossa. Näyte Näyte sijoitetaan suuritehoisen objektiivilinssin, TEM:n tärkeimmän linssin, magneettikenttään, joka määrittää instrumentin suurimman mahdollisen resoluution. Objektiivin poikkeavuuksia rajoittaa sen aukko, aivan kuten ne ovat kamerassa tai valomikroskoopissa. Objektin linssi antaa kohteesta suurennettua kuvaa (yleensä 100-kertaisella suurennuksella); väli- ja projektiolinssien tuoma lisäsuurennus vaihtelee hieman alle 10:stä hieman enemmän. Näin ollen nykyaikaisissa OPEM-malleissa saavutettava suurennus on alle 1000 - ~ (miljoonakertaisella suurennuksella greippi kasvaa Maan kokoiseksi). Tutkittava esine asetetaan yleensä erittäin hienon verkon päälle, joka on sijoitettu erityiseen pidikkeeseen. Telinettä voidaan liikuttaa mekaanisesti tai sähköisesti tasaisesti ylös ja alas sekä oikealle ja vasemmalle.
Lopullinen suurennettu elektroninen kuva tehdään näkyväksi fluoresoivan näytön avulla, joka hehkuu elektronipommituksen vaikutuksesta. Tämä kuva, yleensä matalakontrastinen, katsotaan yleensä kiikarin valomikroskoopin läpi. Samalla kirkkaudella tällainen mikroskooppi, jonka suurennus on 10, voi luoda verkkokalvolle kuvan, joka on 10 kertaa suurempi kuin paljaalla silmällä havaittuna. Joskus kuvanvahvistusputkella varustettua fosforinäyttöä käytetään lisäämään heikon kuvan kirkkautta. Tässä tapauksessa lopullinen kuva voidaan näyttää tavallisella televisioruudulla. Valokuvalevyllä voidaan yleensä saada terävämpi kuva kuin paljaalla silmällä havaittu tai videonauhalle tallennettu, koska valokuvamateriaalit yleensä rekisteröivät elektroneja tehokkaammin. Lupa, lupa. Elektronisäteillä on samanlaiset ominaisuudet kuin valonsäteillä. Erityisesti jokaiselle elektronille on ominaista tietty aallonpituus. EM:n resoluutio määräytyy elektronien tehollisen aallonpituuden mukaan. Aallonpituus riippuu elektronien nopeudesta ja siten kiihdytysjännitteestä; mitä suurempi kiihdytysjännite, sitä lisää nopeutta elektroneja ja mitä lyhyempi aallonpituus, mikä tarkoittaa sitä korkeampaa resoluutiota. Tällainen merkittävä EM-etu resoluutiossa johtuu siitä, että elektronien aallonpituus on paljon pienempi kuin valon aallonpituus. Mutta koska elektroniset linssit eivät tarkenna yhtä hyvin kuin optiset (hyvän elektronisen linssin numeerinen aukko on vain 0,09, kun taas hyvällä optisella linssillä tämä arvo on 0,95), EM:n resoluutio on 50-100 elektronin aallonpituutta. Jopa näin heikoilla linsseillä elektronimikroskoopissa voidaan saavuttaa ~0,17 nm:n resoluutioraja, mikä mahdollistaa yksittäisten atomien erottamisen kiteistä. Tämän järjestyksen resoluution saavuttamiseksi instrumentin erittäin huolellinen viritys on välttämätöntä; Erityisesti tarvitaan erittäin vakaat virtalähteet ja itse laite (joka voi olla ~2,5 m korkea ja massa useita tonneja) ja sen lisälaitteet vaativat tärinättömän asennuksen. OPEM:ssä voi saada jopa 1 miljoonan lisäyksen Tilaresoluution (x, y) raja on ~0,17 nm.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) on elektronisuihkun ja aineen vuorovaikutusperiaatteeseen perustuva laite, joka on suunniteltu saamaan kohteen pinnasta kuva suurella spatiaalisella resoluutiolla (useita nanometrejä), sekä pintaläheisten kerrosten koostumus, rakenne ja eräät muut ominaisuudet. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin spatiaalinen resoluutio riippuu elektronisäteen poikittaiskoon, joka puolestaan riippuu säteen fokusoivasta elektroni-optisesta järjestelmästä. Tällä hetkellä modernit mallit SEM-laitteita valmistavat useat yritykset ympäri maailmaa, muun muassa: Carl Zeiss NTS GmbH Saksa FEI Company USA (yhdistetty Philips Electron Opticsiin) FOCUS GmbH Saksa Hitachi Japani JEOL Japan (Japan Electron Optics Laboratory) Tescan Tšekki
1 – elektronien lähde; 2 - kiihdytysjärjestelmä; 3 – magneettilinssi; 4 - taipuvat kelat; 5 - näyte; 6 – heijastuneiden elektronien ilmaisin; 7 – rengastunnistin; 8 – analysaattori SEM käyttää elektronilinssejä elektronisuihkun (elektronisäteen) tarkentamiseen hyvin pieneen kohtaan. SEM on mahdollista säätää niin, että pisteen halkaisija siinä ei ylitä 0,2 nm, mutta se on pääsääntöisesti muutamia tai kymmeniä nanometrejä. Tämä piste kiertää jatkuvasti näytteen jonkin osan ympäri, kuten televisioputken kuvaruudun ympäri kulkeva säde. Sähköistä signaalia, joka syntyy, kun esinettä pommitetaan sädeelektroneilla, muodostetaan kuva televisiokineskoopin tai katodisädeputken (CRT) näytölle, jonka pyyhkäisy on synkronoitu elektronisäteen poikkeutusjärjestelmän kanssa (kuva). . Suurennuksella tarkoitetaan tässä tapauksessa näytöllä olevan kuvan koon suhdetta sen alueen kokoon, jota säde kiertää näytteessä. Tämä suurennus on 10-10 miljoonaa elektronipylvästä.. Elektronilinssit (yleensä pallomaiset magneettilinssit) ja poikkeutuskelat muodostavat elektronipylvääksi kutsutun järjestelmän. SEM-menetelmälle on kuitenkin tunnusomaista joukko rajoituksia ja haittoja, jotka korostuvat erityisesti submikronin ja nanometrin mittausalueilla: riittämättömän korkea spatiaalinen resoluutio; pinnan kolmiulotteisten kuvien saamisen monimutkaisuus johtuu ensisijaisesti siitä, että SEM:n kohokuvion korkeus määräytyy elastisen ja joustamattoman elektroninsirontatehokkuuden perusteella ja riippuu primäärielektronien pintaan tunkeutumissyvyydestä kerros; tarve levittää ylimääräinen virtaa keräävä kerros huonosti johtaville pinnoille varauksen kertymiseen liittyvien vaikutusten estämiseksi; mittausten suorittaminen vain tyhjiöolosuhteissa; mahdollisuus vaurioittaa tutkittavaa pintaa korkeaenergisen fokusoidun elektronisäteen vaikutuksesta.
Erittäin kapeasta elektronisäteestä johtuen SEM:illä on erittäin suuri syväterävyys (mm), joka on kaksi suuruusluokkaa suurempi kuin optisen mikroskoopin ja mahdollistaa selkeiden mikrokuvien ottaminen kohteille ominaisella kolmiulotteisella vaikutuksella. monimutkaisella helpotuksella. Tämä SEM-ominaisuus on erittäin hyödyllinen näytteen pintarakenteen ymmärtämiseksi. Mikrovalokuva siitepölystä osoittaa SEM:n mahdollisuudet.
Pyyhkäisykoetinmikroskoopit Pyyhkäisykoetinmikroskoopit (SPM) ovat mikroskooppien luokka, jolla mitataan kohteen ominaisuuksia erityyppisillä koettimilla. Kuvausprosessi perustuu pinnan skannaamiseen anturin avulla. Yleisesti ottaen SPM:t mahdollistavat kolmiulotteisen pinnan (topografian) kuvan saamisen korkealla resoluutiolla. Pyyhkäisykoetinmikroskooppien päätyypit ovat: Pyyhkäisytunnelimikroskooppi Pyyhkäisytunnelointimikroskooppi (STM, eng. STM-pyyhkäisytunnelimikroskooppi) tai pyyhkäisytunnelimikroskooppi (RTM) - koettimen ja näytteen välistä tunnelointivirtaa käytetään kuvan saamiseksi, mikä mahdollistaa saada tietoa topografiasta ja sähköisistä ominaisuuksista näyte. Pyyhkäisevä atomivoimamikroskooppi Pyyhkäisyatomivoimamikroskooppi (AFM) - rekisteröi erilaisia voimia anturin ja näytteen välillä. Voit saada pinnan ja sen topografian mekaaniset ominaisuudet. Pyyhkäisevä lähikenttäoptinen mikroskooppi Pyyhkäisevä lähikenttäoptinen mikroskooppi (SNOM) - lähikenttäefektiä käytetään kuvan saamiseksi.
Erottuva SPM-ominaisuus on: anturi, järjestelmä koettimen siirtämiseksi suhteessa näytteeseen 2. (X-Y) tai 3. (X-Y-Z) koordinaattia pitkin, tallennusjärjestelmä. Pienellä etäisyydellä pinnan ja näytteen välillä vuorovaikutusvoimien toiminta (hylkimis-, vetovoima- ja muut voimat) ja ilmentyminen erilaisia tehosteita(esimerkiksi elektronitunnelointi) voidaan korjata käyttämällä nykyaikaiset keinot rekisteröinti. Rekisteröintikäyttöön eri tyyppejä anturit, joiden herkkyys mahdollistaa pienten häiriöiden havaitsemisen. Pyyhkäisyanturimikroskoopin toiminta perustuu näytteen pinnan vuorovaikutukseen anturin kanssa (uloke - englantilainen palkki, neula tai optinen anturi). Ulokkeet jaetaan koviin ja pehmeisiin - säteen pituudella, ja tälle on ominaista ulokkeen värähtelyjen resonanssitaajuus. Mikrosondin pinnan skannausprosessi voi tapahtua sekä ilmakehässä tai ennalta määrätyssä kaasussa että tyhjiössä ja jopa nestekalvon läpi. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin uloke (suurennus 1000X) koordinaatit,
Tallennusjärjestelmä kiinnittää toiminnon arvon, joka riippuu anturin ja näytteen etäisyydestä. Täydellisen rasterikuvan saamiseksi käytetään erilaisia skannauslaitteita X- ja Y-akselilla (esimerkiksi pietsoputket, tasorinnakkaisskannerit). Pintaskannaus voidaan tehdä kahdella tavalla - skannaamalla ulokkeella ja skannaamalla alustalla. Jos ensimmäisessä tapauksessa uloke liikkuu pitkin tutkittavaa pintaa, niin toisessa tapauksessa itse alusta liikkuu suhteessa kiinteään ulokkeeseen. palaute Skannaustilan säilyttämiseksi, - ulokkeen tulee olla lähellä pintaa, - tilasta riippuen, - onko kyseessä vakiovoima tai vakiokorkeustila, on olemassa järjestelmä, joka voi säilyttää tämän tilan skannausprosessin aikana. Tätä varten mikroskoopin elektroniikkapiiri sisältää erityisen takaisinkytkentäjärjestelmän, joka on kytketty järjestelmään ulokkeen kääntämiseksi alkuperäisestä asennostaan. Pääasialliset tekniset vaikeudet pyyhkäisykoetinmikroskoopin luomisessa: Anturin pään on oltava mitoiltaan vertailukelpoinen tutkittavien kohteiden kanssa. Mekaanisen (mukaan lukien lämpö- ja tärinä) stabiilisuuden varmistaminen tasolla, joka on parempi kuin 0,1 angströmiä. Ilmaisimien tulee tallentaa luotettavasti pienet tallennetun parametrin häiriöt. Tarkkuuslakaisujärjestelmän luominen. Varmistetaan anturin tasainen lähestyminen pintaan.
Pyyhkäisytunnelimikroskooppi (STM, englanniksi STM-pyyhkäisytunnelimikroskooppi) tai pyyhkäisytunnelimikroskooppi (RTM) Pyyhkäisytunnelimikroskooppi sisään moderni muoto Gerd Karl Binnig ja Heinrich Rohrer keksivät (tämän laiteluokan periaatteet määrittelivät aiemmin muut tutkijat) vuonna 1981. Tästä keksinnöstä he saivat vuonna 1986 fysiikan Nobelin palkinnon, joka jaettiin heidän ja keksijän E. Ruskan kesken. STM:ssä terävä metallineula tuodaan näytteeseen usean angströmin etäisyydeltä. Kun neulaan kohdistetaan pieni potentiaali suhteessa näytteeseen, syntyy tunnelointivirta. Tämän virran suuruus riippuu eksponentiaalisesti näyte-neulan etäisyydestä. Tyypilliset pA-arvot ovat noin 1 A:n etäisyyksillä. Tämä mikroskooppi käyttää elektronilähteenä halkaisijaltaan pientä metallikärkeä. Kärjen ja näytteen pinnan välisessä raossa, sähkökenttä. Kentän kärjestä vetämien elektronien määrä aikayksikköä kohti (tunnelointivirta) riippuu kärjen ja näytteen pinnan välisestä etäisyydestä (käytännössä tämä etäisyys on alle 1 nm). Kun kärki liikkuu pintaa pitkin, virtaa moduloidaan. Näin voit saada kuvan, joka liittyy näytteen pinnan kohokuvioon. Jos kärki päättyy yhteen atomiin, pinnasta on mahdollista muodostaa kuva ohittamalla atomi atomilta.
RTM voi toimia vain, jos etäisyys kärjestä pintaan on vakio ja kärkeä voidaan siirtää atomimittojen tarkkuudella. Korkea resoluutio STM pintaan normaalia pitkin (~0,01 nm) ja vaakasuunnassa (~0,1 nm), joka toteutetaan sekä tyhjiössä että dielektrisellä väliaineella tunneliraossa, avaa laajat mahdollisuudet parantaa lineaaristen mittojen mittaustarkkuutta nanometrin alueella. Platina - iridiumlähikuva.
Pyyhkäisevä atomivoimamikroskooppi Pyyhkäisevä atomivoimamikroskooppi (AFM) Vuonna 1986 ehdotettu pintaatomivoimamikroskooppi (AFM) perustuu voiman vuorovaikutuksen vaikutukseen lähekkäin olevien kiinteiden aineiden välillä. Toisin kuin STM, AFM-menetelmä soveltuu mittauksiin sekä johtavilla että johtamattomilla pinnoilla, ei vain tyhjiössä, vaan myös ilmassa ja nestemäisessä väliaineessa. AFM:n tärkein elementti on mikroanturi (uloke), jonka päässä on kaarevuussäteinen R dielektrinen kärki, johon kolmikoordinaattisella manipulaattorilla tuodaan tutkittavan näytteen pinta. etäisyydelle d0,1÷10 nm. Ulokkeen kärki on yleensä kiinnitetty jouseen, joka on tehty kannattimen muodossa, jolla on alhainen mekaaninen jäykkyys. Näytteen ja ulokkeen kärjen välisen atomien välisen (molekyylien välisen) vuorovaikutuksen seurauksena kannatin poikkeaa. AFM-resoluutio pinnan normaalia pitkin on verrattavissa vastaavaan STM-resoluutioon, ja resoluutio vaakasuunnassa (pitkittäisresoluutio) riippuu etäisyydestä d ja kärjen R kaarevuussäteestä. Numeerinen laskelma osoittaa, että kohdassa R= 0,5 nm ja d = 0,4 nm pituussuuntainen resoluutio on ~1 nm. On korostettava, että AFM-anturi on neulankärki, jonka avulla voit ottaa tietoa nanometrimitoilla olevan pinnan kohokuvioelementin profiilista, mutta tällaisen elementin korkeus (syvyys) ei saa ylittää 100 nm, ja viereinen elementti ei saa sijaita lähempänä kuin 100 nm:n etäisyydellä. Kun tietyt AFM-kohtaiset ehdot täyttyvät, elementtiprofiili voidaan palauttaa ilman tiedon menetystä. Näitä ehtoja on kuitenkin käytännössä mahdoton toteuttaa kokeessa.
Näytä Tilaresoluutio (x,y) Z-koordinaatin tarkkuus Kentän koko Suurennus Optinen mikroskooppi 200 nm-0,4 -0,2 mm x Konfokaalimikroskooppi 200 nm 1 nm Valkoisen valon interferometria 200 nm 0,1 nm 0,05 - x 20 mikros 0,0 nm x 0,0 nm Transmissioelektronimikroskooppi 0,2 nm - Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) 0,4 nm 0,1 nm 0,1-500 µm in z - ~1-10 mm to x Pyyhkäisykoetinmikroskoopit 0,1 nm 0,05 nm -1 5050 µm 
