Розроблено нейропротез, керований головним мозком
7 Квітня , 2017
Mercedes відмовився від водневих паливних елементів на користь електромобілів на батареях
8 Квітня , 2017

Новий електронний мікроскоп може “бачити” більше, ніж просто зображення

Електронний мікроскоп є одним з найпотужніших видів інструментів, що використовуються в самих різних сферах науки і техніки. А завдяки роботі вчених з Корнуельського університету, які створили принципово новий датчик EMPAD (electron microscope pixel array detector), електронний мікроскоп став ще більш потужним і універсальним інструментом. Адже цей датчик дозволяє не тільки отримувати високоякісні зображення, він дозволяє “дістати” з потоку електронів більше інформації, в якій містяться докладні дані про внутрішню структуру досліджуваного зразка.
“За допомогою нового датчика ми можемо отримати інформацію про внутрішні напруги, про кути нахилу і обертання атомів, полярності внутрішніх електричних і магнітних полів в матеріалі” – розповідає професор Девід Мюллер (David Muller), група якого, спільно з групою професора Сола Грунера (Sol Gruner), розробила і створила дослідні зразки датчиків EMPAD.
У звичайному растровому електронному мікроскопі (scanning transmission electron microscope, STEM) сфокусований промінь електронів сканує лінія за лінією досліджуваний зразок. Датчик, встановлений знизу зразка, зчитує інтенсивність променя електронів, яка змінюється через взаємодію цих електронів з атомами матеріалу. І на основі цих даних комп’ютер складає зображення внутрішньої структури зразка.
Датчик EMPAD, який встановлюється на місце звичайного датчика, містить матрицю 128 на 128 квадратних пікселів, розміром 150 мікрон кожен. Ці пікселі з’єднані з електронною схемою, яка виконує попередню обробку сигналів. З цієї точки зору датчик EMPAD практично аналогічний датчикам цифрових камер. Але, крім інтенсивності потоку електронів, датчик EMPAD здатний реєструвати кути їх падіння на поверхню кожного пікселя. У цих даних “закопана” маса додаткової інформації, яка може бути отримана за допомогою технологій і алгоритмів, розроблених спочатку для встановлення рентгенівської кристалографії Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS), за допомогою якої в свій час проводилися дослідження будови атома.
Дэвид Мюллер и Сол Грунер
Комбінація сфокусованого особливим чином променя електронів з новим датчиком дозволяє дослідникам створювати чотирьох – і пятимірні “карти” інтенсивності, кута падіння, положення та імпульсу електронів, що пройшли через матеріал зразка. Подальша обробка отриманих даних дозволяють відтворити не тільки внутрішню будову матеріалу до атомарного рівня, але і визначити всі сили, що виникають і діють усередині матеріалу. Це стає можливим завдяки високій швидкості роботи датчика і його неймовірній чутливості, що дозволяє реєструвати як поодинокі електрони, так і потік, що складається з мільйонів електронів в одиницю часу.
Час отримання одного зображення датчиком EMPAD не перевищує однієї мілісекунди. “Цей датчик має в 1000 разів більший динамічний діапазон і в 100 разів більшу швидкість роботи, ніж традиційні датчики для електронних мікроскопів” – розповідає Девід Мюллер.
В даний час перший дослідний зразок датчика EMPAD проходить випробування в додатковому гнізді одного з найсучасніших електронних мікроскопів виробництва компанії FEI, який знаходиться в Центрі досліджень матеріалів (Center for Materials Research) Корнуельського університету. Крім цього, ліцензія на використання цієї технології вже передана компанії FEI, яка є одним з провідних світових виробників електронних мікроскопів, і фахівці якої доведуть даний винахід до рівня закінченого пристрою, який можна буде використовувати в нових мікроскопах і для модернізації вже існуючих електронних мікроскопів.

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline