Applicazioni

Temperatura I requisiti di temperatura per i microscopi Eelettronici M non sono particolarmente elevati. In genere, temperature intorno ai 26 gradi Celsius in estate e 20 gradi Celsius in inverno sono accettabili per il comfort e l’efficienza energetica. Tuttavia, la velocità di variazione della temperatura è importante, con requisiti comuni pari a ≤0,5°C/3 minuti o ≤0,5°C/5 minuti. I sistemi di climatizzazione centralizzati di buona qualità sono generalmente in grado di soddisfare questi requisiti. Ad esempio, un noto marchio di condizionatori split ha un ciclo di quattro minuti con fluttuazioni di temperatura di circa 1 grado Celsius. L'utilizzo di sistemi di climatizzazione di precisione solitamente non offre vantaggi significativi in ​​termini di prezzo, costi di manutenzione e applicabilità. In pratica, gli Hmicroscopi elettronici

Come è noto, le apparecchiature elettriche necessitano di messa a terra per la protezione di sicurezza. L'involucro esterno o le parti metalliche esposte di vari dispositivi devono essere collegati direttamente a terra per garantire che, in caso di cortocircuito o dispersione, la tensione sull'involucro o sulle parti metalliche esposte rimanga entro un intervallo sicuro per il contatto umano (l' l'attuale standard di sicurezza specifica una tensione non superiore a 24 V), garantendo così la sicurezza personale. I microscopi Melettronici non fanno eccezione e richiedono anche la messa a terra per motivi di sicurezza. In caso di perdita del sistema, viene fornito un percorso di scarico per garantire la sicurezza degli operatori o del personale di manutenzione. Tuttavia esiste un requisito speciale per gli Emicroscopi elettronici M. Il filo di terra del microscopio elettronico funge da punto di riferimento comune del "potenziale zero" per vari sottosistemi all'interno del microscopio elettronico (come rilevatori, amplificatori di elaborazione del segnale, controllo del fascio di elettroni, ecc.) e la tensione deve essere stabile al potenziale zero. In teoria, il filo di terra è un punto di riferimento con tensione zero. Tuttavia, in pratica, quando è presente una corrente nel circuito di terra (questa corrente viene solitamente definita corrente di dispersione o corrente di terra, che è la somma vettoriale delle correnti di dispersione generate da varie apparecchiature elettriche), qualsiasi terminale di terra nel circuito di terra il circuito avrà una tensione di terra (poiché la resistenza di terra di qualsiasi filo di terra, anche se piccolo, non può essere zero, secondo la legge di Ohm V=IR, la tensione di terra V non sarà zero quando la corrente di dispersione I è diversa da zero). Sebbene questa tensione di terra sia solitamente trascurabile, per i microscopi Eelettronici M che spesso necessitano di ingrandire le immagini da decine di migliaia a milioni di volte, la l'impatto risultante è spesso significativo e non può essere ignorato. La fluttuazione della tensione di terra provoca direttamente artefatti simili a campi magnetici e interferenze di vibrazione sui bordi verticali dell'immagine scansionata e, nei casi più gravi, può causare tremolio dell'immagine. La soluzione a questo problema è semplice e consiste nel realizzare un circuito di messa a terra dedicato specifico per il microscopio elettronico, denominato "single ground loop". Ciò elimina l'interferenza delle correnti di dispersione di altri dispositivi elettrici sullo stesso circuito di alimentazione al Eelettrone Microscopio. Si noti che il corpo di terra, il filo di terra e il terminale di terra devono essere tutti indipendenti e non collegati ad alcun corpo conduttore per garantire la completa indipendenza del filo di terra. I seguenti errori comuni dovrebbero essere evitati: 1) Non installare un corpo di terra completamente indipendente, ma semplicemente posare un filo di terr...

Innanzitutto, discutiamo le cause delle vibrazioni a bassa frequenza. Test ripetuti hanno dimostrato che le vibrazioni a bassa frequenza sono causate principalmente dalle risonanze dell'edificio. Le specifiche costruttive degli edifici industriali e civili sono generalmente simili in termini di altezza del solaio, profondità, campata, sezione di travi e pilastri, pareti, travi di solaio, solai, ecc. Sebbene possano esserci alcune differenze, in particolare per quanto riguarda le risonanze a bassa frequenza, è possibile identificare caratteristiche comuni. Ecco alcuni modelli osservati nelle vibrazioni degli edifici: 1. Gli edifici con planimetrie lineari o puntiformi tendono a mostrare risonanze a bassa frequenza più ampie, mentre quelli con altre forme come T, H, L, S o U hanno risonanze più piccole. 2. Negli edifici con planimetrie lineari, le vibrazioni lungo l'asse lungo sono spesso più pronunciate di quelle lungo l'asse corto. 3. Nello stesso edificio, solitamente il primo piano senza seminterrato è soggetto alle vibrazioni più piccole. All’aumentare dell’altezza del pavimento, le vibrazioni peggiorano. Le vibrazioni al primo piano di un edificio con seminterrato sono simili a quelle del secondo piano e le vibrazioni più basse si osservano tipicamente al livello più basso del seminterrato. 4. Le vibrazioni verticali sono generalmente maggiori delle vibrazioni orizzontali e sono indipendenti dal livello del pavimento. 5. Solai più spessi comportano differenze minori tra vibrazioni verticali e orizzontali. Nella maggior parte dei casi, le vibrazioni verticali sono maggiori delle vibrazioni orizzontali. 6. A meno che non vi sia una fonte di vibrazioni significativa, le vibrazioni all’interno dello stesso piano di un edificio sono generalmente costanti. Questo vale sia per le posizioni al centro di una stanza che per quelle vicino a muri, colonne o travi sospese. Tuttavia, anche se le misurazioni vengono effettuate nello stesso luogo senza alcun movimento e con intervalli di pochi minuti, è probabile che i valori differiscano. Ora che conosciamo le fonti e le caratteristiche delle vibrazioni a bassa frequenza, possiamo adottare misure di miglioramento mirate ed effettuare valutazioni avanzate delle condizioni di vibrazione in determinati ambienti. Migliorare le vibrazioni a bassa frequenza può essere costoso e talvolta non è fattibile a causa di vincoli ambientali. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, è spesso vantaggioso scegliere o trasferirsi in un sito migliore per gestire un laboratorio di microscopio elettronico. Poi discutiamo dell'impatto delle vibrazioni a bassa frequenza e delle potenziali soluzioni. Le vibrazioni inferiori a 20 Hz hanno un effetto di disturbo significativo sui microscopi elettronici, come illustrato nelle figure seguenti. Immagine 1 Immagine 2 L'immagine 1 e l'immagine 2 sono state scattate con lo stesso Scanning Eelettronico Microscopio (entrambi a 300kx ingrandimento). Tuttavia, a causa della presenza di interfere...

L'ambiente di un laboratorio di microscopia elettronica non ha un impatto diretto sul microscopio elettronico stesso, ma influisce piuttosto sulla qualità dell'immagine e sulle prestazioni complessive del microscopio. Durante il funzionamento di un microscopio elettronico, il sottile fascio di elettroni deve viaggiare in un ambiente ad alto vuoto, coprendo una distanza di 0,7 metri (per Scanning Eelettrone Microscope) fino a oltre 2 metri (per trasmissione TElectron Microscopioe). Lungo il percorso, fattori esterni come campi magnetici, vibrazioni del terreno, rumore nell'aria e flussi d'aria possono far deviare il fascio di elettroni dal percorso previsto, portando a un degrado della qualità dell'immagine. Pertanto, è necessario soddisfare requisiti specifici per l'ambiente circostante. La schermatura elettromagnetica passiva a bassa frequenza prevede principalmente due metodi, che differiscono per il materiale di schermatura utilizzato: un metodo utilizza materiali ad alta permeabilità (come acciaio, acciaio al silicio e leghe mu-metalliche), e l'altro metodo utilizza materiali ad alta conduttività(come rame e alluminio). Sebbene i principi di funzionamento di questi due metodi siano diversi, entrambi raggiungono un'efficace riduzione dei campi magnetici ambientali. A. Il metodo dei materiali ad alta permeabilità, noto anche come metodo di deviazione del circuito magnetico, funziona racchiudendo uno spazio finito (regione A) con materiali ad alta permeabilità. Quando l'intensità del campo magnetico ambientale è Ho, la riluttanza magnetica del materiale ad alta permeabilità è molto inferiore a quella dell'aria (l'acciaio comune Q195 ha una permeabilità di 4000, l'acciaio al silicio varia da 8000 a 12000, le leghe mu-metal hanno una permeabilità di 24000, mentre l'aria ha un valore approssimativo di 1). Applicando la legge di Ohm, quando Rs è molto più piccolo di Ro, l'intensità del campo magnetico all'interno dello spazio chiuso (regione A) diminuisce a Hi, ottenendo la smagnetizzazione (vedere Figura 1 e Figura 2, dove Ri rappresenta la riluttanza dell'aria all'interno dello spazio A, e Rs rappresenta la riluttanza del materiale schermante). All'interno del materiale schermante, i domini magnetici subiscono vibrazioni e dissipano l'energia magnetica sotto forma di calore sotto l'azione del campo magnetico. Poiché l'acciaio al silicio e le leghe mu-metalliche presentano anisotropia di permeabilità e non possono essere martellate, piegate o saldate durante la costruzione (sebbene teoricamente il trattamento termico possa migliorare queste proprietà, non è pratico per prodotti fissi di grandi dimensioni), le loro prestazioni effettive sono significativamente ridotto. Tuttavia, possono comunque essere utilizzati per scopi supplementari o di rinforzo in determinate aree speciali senza martellare, piegare o saldare. I materiali ad alta permeabilità sono costosi, quindi generalmente non sono ampiamente utilizzati nella schermatura del microscopio elet...

L'ambiente di un laboratorio di microscopia elettronica non ha un impatto diretto sul microscopio elettronico stesso, ma influisce piuttosto sulla qualità dell'immagine e sulle prestazioni complessive. Durante il funzionamento di un microscopio elettronico, il sottile fascio di elettroni deve viaggiare in un ambiente ad alto vuoto, coprendo una distanza di 0,7 metri (per Scanning Eelettrone Microscope) fino a oltre 2 metri (per Ttrasmissione Electron Microscope). Lungo il percorso, fattori esterni come campi magnetici, vibrazioni del terreno, rumore nell'aria e flussi d'aria possono far deviare il fascio di elettroni dal percorso previsto, portando a un degrado della qualità dell'immagine. Pertanto, è necessario soddisfare requisiti specifici per l'ambiente circostante. Il Asistema Lbassa frequenza Demagnetizzazione Ssistema, composto principalmente da un rilevatore, un controller, e bobina di smagnetizzazione, è un dispositivo specializzato utilizzato per mitigare i campi elettromagnetici a bassa frequenza da 0,001 Hz a 300 Hz, denominato Demagnetizzatore. Smagnetizzatori possono essere classificati in tipi CA e CC in base ai loro intervalli di lavoro e alcuni modelli combinano entrambi i tipi per soddisfare diversi ambienti di lavoro. I vantaggi degli smagnetizzatori a bassa frequenza includono le dimensioni ridotte, il design leggero e salvaspazio e la possibilità di essere installati dopo la costruzione. Sono particolarmente adatti per ambienti in cui è difficile realizzare schermature magnetiche, come le camere bianche. Indipendentemente dalla marca, i principi di funzionamento di base degli smagnetizzatori sono gli stessi. Utilizzano un rilevatore a tre assi per rilevare segnali di interferenza elettromagnetica, controllare dinamicamente ed emettere correnti antifase attraverso un controller PID e generare campi magnetici antifase con bobine di smagnetizzazione tridimensionali (tipicamente tre serie di sei bobine rettangolari quasi-Helmholtz ), neutralizzando e annullando efficacemente il campo magnetico in un'area specifica, riducendolo a un livello di intensità inferiore. La precisione teorica della smagnetizzazione degli smagnetizzatori può raggiungere 0,1 m Gauss p-p o 10 nT e alcuni modelli dichiarano una precisione ancora migliore, ma ciò è ottenibile solo al centro del rilevatore e non può essere misurato direttamente da altri strumenti a causa dell'interferenza reciproca a distanza ravvicinata. distanze o il fenomeno della "Superficie Equipotenziale" a distanze maggiori. Gli smagnetizzatori regolano automaticamente la corrente di smagnetizzazione in base ai cambiamenti nell'ambiente. A volte, la corrente può essere significativa. È importante prestare attenzione al layout del cablaggio quando altri strumenti sensibili si trovano nelle immediate vicinanze per evitare interferenze con il loro normale funzionamento. Ad esempio, i dispositivi di esposizione a fasci di elettroni sono stati influenzati dai rilevatori di campo magnetico fu...

L'ambiente di un laboratorio di microscopia elettronica non ha un impatto diretto sul microscopio elettronico stesso, ma influisce piuttosto sulla qualità dell'immagine e sulle prestazioni complessive del microscopio. Durante il funzionamento di un microscopio elettronico, il sottile fascio di elettroni deve viaggiare in un ambiente ad alto vuoto, coprendo una distanza da 0,7 metri (per Microscopio elettronico a scansionee) a oltre 2 metri (per Microscopio elettronico a trasmissionee). Lungo il percorso, fattori esterni come campi magnetici, vibrazioni del terreno, rumore nell'aria e flussi d'aria possono far deviare il fascio di elettroni dal percorso previsto, portando a un degrado della qualità dell'immagine. Pertanto, è necessario soddisfare requisiti specifici per l'ambiente circostante. Come è noto, le onde elettromagnetiche sono costituite da campi magnetici ed elettrici alternati. Tuttavia, è importante considerare la frequenza quando si misurano le onde elettromagnetiche utilizzando campi magnetici o elettrici. In pratica bisogna tenere conto della frequenza. A frequenze molto basse (poiché la frequenza tende a zero, equivalente a un campo magnetico CC), la componente magnetica dell'onda elettromagnetica diventa più forte mentre la componente elettrica si indebolisce. All’aumentare della frequenza la componente elettrica si rafforza e quella magnetica diminuisce. Si tratta di una transizione graduale senza un punto di svolta netto. Generalmente, da zero a pochi kilohertz, la componente del campo magnetico può essere ben caratterizzata e per misurare l'intensità del campo vengono utilizzate unità come Gauss o Tesla. Al di sopra di 100 kHz, la componente del campo elettrico viene misurata meglio e l'unità utilizzata per l'intensità del campo è il volt per metro (V/m). Quando si ha a che fare con un ambiente elettromagnetico a bassa frequenza con una forte componente di campo magnetico, ridurre direttamente il campo magnetico è un approccio efficace. Avanti, ci concentreremo sull'applicazione pratica della schermatura di un campo elettromagnetico a bassa frequenza (0-300 Hz), con un'intensità del campo magnetico compresa tra 0,5 e 50 milligauss (picco-picco) in un volume schermato di 40-120 metri cubi . Considerando il rapporto costo-efficacia, il materiale di schermatura utilizzato è generalmente una piastra di acciaio a basso tenore di carbonio Q195 (precedentemente nota come A3). Poiché la perdita per correnti parassite di un singolo materiale spesso è maggiore di quella di più strati sottili (con lo stesso spessore totale), sono preferiti materiali monostrato più spessi a meno che non vi siano requisiti specifici. Stabiliamo un modello matematico: 1. Derivazione della formula Poiché l'energia delle onde elettromagnetiche a bassa frequenza è composta principalmente da energia del campo magnetico, possiamo utilizzare materiali ad alta permeabilità per fornire percorsi di bypass magnetico per ridurre la densità del flusso magnetico all'int...

Limite di diffrazione Punti di diffrazione La diffrazione si verifica quando una sorgente luminosa puntiforme passa attraverso un'apertura circolare, creando uno schema di diffrazione dietro l'apertura. Questo modello è costituito da una serie di anelli concentrici luminosi e scuri noti come dischi di Airy. Quando i dischi di Airy di due sorgenti puntiformi si sovrappongono, si verifica un'interferenza che rende impossibile distinguere tra le due sorgenti. La distanza tra i centri dei dischi di Airy, che è uguale al raggio del disco di Airy, determina il limite di diffrazione. Il limite di diffrazione impone una limitazione alla risoluzione dei microscopi ottici, impedendo la distinzione risolvibile di oggetti o dettagli troppo vicini tra loro. Minore è la lunghezza d'onda della luce, minore è il limite di diffrazione e maggiore è la risoluzione. Inoltre, i sistemi ottici con un'apertura numerica (NA) maggiore hanno un limite di diffrazione più piccolo e quindi una risoluzione più elevata. Dischi ariosi La formula per il calcolo della risoluzione, NA rappresenta l'apertura numerica: Risoluzioneï¼rï¼ = 0,16λ / NA Nel corso della storia, gli scienziati hanno intrapreso un viaggio lungo e impegnativo per superare il limite di diffrazione nei microscopi ottici. Dai primi microscopi ottici alle moderne tecniche di microscopia a super risoluzione, i ricercatori hanno continuamente esplorato e innovato. Hanno tentato vari metodi, come l'utilizzo di sorgenti luminose a lunghezza d'onda più corta, il miglioramento della progettazione degli obiettivi e l'impiego di tecniche di imaging specializzate. Alcuni importanti progressi includono: 1. Microscopia ottica a scansione a campo vicino (NSOM): NSOM utilizza una sonda posizionata vicino alla superficie del campione per sfruttare l'effetto del campo vicino e ottenere immagini ad alta risoluzione. 2. Microscopia a deplezione delle emissioni stimolate (STED): STED utilizza l'effetto di deplezione delle emissioni stimolate delle molecole fluorescenti per ottenere immagini a super risoluzione. 3. Microscopia a illuminazione strutturata (SIM): La SIM migliora la risoluzione dell'immagine attraverso modelli di illuminazione specifici e algoritmi di elaborazione delle immagini. 4. Microscopia di localizzazione di singola molecola (SMLM): SMLM ottiene immagini ad altissima risoluzione localizzando e tracciando con precisione le singole molecole fluorescenti. 5. Microscopia ad immersione in olio: L'immersione della lente dell'obiettivo in un olio trasparente aumenta l'apertura numerica nello spazio dell'oggetto, con conseguente miglioramento della risoluzione. 6. Microscopio elettronico: Sostituendo i fasci di luce con i fasci di elettroni, la microscopia elettronica sfrutta la natura ondulatoria della materia secondo il principio di de Broglie. Gli elettroni, avendo massa rispetto ai fotoni, possiedono una lunghezza d'onda più piccola e mostrano meno diffrazione, consentendo una risoluzione dell'immagine più elevata...

Sapevi che la luce può creare il suono? Alla fine del XIX secolo, lo scienziato Alexander Graham Bell (considerato uno degli inventori del telefono) scoprì il fenomeno dei materiali che producono onde sonore dopo aver assorbito l'energia luminosa, noto come effetto fotoacustico.   Alexander Graham Bell Fonte immagine: tecnologia Sina   Dopo gli anni '60, con lo sviluppo della tecnologia di rilevamento dei segnali deboli, apparvero microfoni altamente sensibili e microfoni piezoelettrici in ceramica. Gli scienziati hanno sviluppato una nuova tecnica di analisi spettroscopica basata sull'effetto fotoacustico: la spettroscopia fotoacustica, che può essere utilizzata per rilevare le sostanze dei campioni e le loro proprietà termiche spettroscopiche, diventando un potente strumento per la ricerca fisico-chimica in composti inorganici e organici, semiconduttori, metalli, materiali polimerici , eccetera.     Come possiamo fare in modo che la luce crei il suono? Come mostrato nella figura seguente, una sorgente luminosa modulata da un monocromatore, oppure una luce pulsata come un laser pulsato, incide su una cella fotoacustica. Il materiale da misurare nella cella fotoacustica assorbe l'energia luminosa e il tasso di assorbimento varia con la lunghezza d'onda della luce incidente e del materiale. Ciò è dovuto ai diversi livelli energetici delle molecole atomiche costituite nei diversi materiali, e il tasso di assorbimento della luce da parte del materiale aumenta quando la frequenza ν della luce incidente è vicina al livello energetico hν. Le molecole atomiche che saltano a livelli energetici più alti dopo aver assorbito la luce non rimangono ai livelli energetici più alti; tendono invece a rilasciare energia e a rilassarsi tornando allo stato fondamentale più basso, dove l'energia rilasciata spesso appare come energia termica e fa sì che il materiale si espanda termicamente e cambi di volume. Quando limitiamo il volume di un materiale, ad esempio, inserendolo in una cella fotoacustica, la sua espansione porta a cambiamenti di pressione. Dopo aver applicato una modulazione periodica all'intensità della luce incidente, anche la temperatura, il volume e la pressione del materiale cambiano periodicamente, risultando in un'onda meccanica rilevabile. Questa oscillazione può essere rilevata da un microfono sensibile o da un microfono ceramico piezoelettrico, che è ciò che chiamiamo segnale fotoacustico.   Schema di principio     In che modo un amplificatore lock-in misura i segnali fotoacustici?   In sintesi, il segnale fotoacustico è generato da un segnale di pressione molto più piccolo convertito da un calore molto piccolo (rilasciato dal rilassamento atomico o molecolare). Il rilevamento di segnali così estremamente deboli non può necessariamente essere effettuato senza amplificatori lock-in.   Nella spettroscopia fotoacustica, il segnale raccolto dal microfono deve essere amplificato da un preamplificatore e qu...