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自动显微镜扫描速度提高100倍

自动显微镜扫描速度提高100倍

分类:
行业新闻
作者:
来源:
2020/02/15

 

创新连线俄罗斯

俄罗斯国立技术研究大学(原莫斯科钢铁学院)和意大利核物理研究院合作,开发出将自动显微镜扫描速度提高100倍的新技术,这将显著提高研究人员处理数据的能力,减少分析数据的时间,同时不需要很大的经济成本。

研究人员安德烈亚历山德罗夫表示,利用旋转焦平面技术将显微镜扫描速度提高100倍,有助于许多行业的科学研究,包括医学、核物理、天体物理、中微子物理、考古学、地质学、火山学等,进一步发展全自动光学扫描技术和新一代自动显微镜,也能扩展乳状液轨道检波器方法的适用范围,并创建包含数千万核乳液膜的检波器。

亚历山德罗夫称:“我认为新一代自动显微镜必然是多摄像头的,我们已经开始探索利用激光光源和全息术原理来建造未来几代超高速自动显微镜的可能性。日本名古屋大学利用标准扫描技术,用72台摄像机和一个巨大的超广角镜头,打造了一款独特的显微镜Hyper Track Selector。而使用我们的技术,同样的扫描速度用14台摄像机和最普通的镜头就可以实现,成本几乎降低一个数量级。”

玻璃罩子里面的是核心部件,其他那些大坨的东西是真空泵和电源,另外因为泵在工作时会过热,所以他还加了冷却。

主体部分特写:

看起来似乎有模有样呢 (●—●)

这东西花了他大约100小时时间,制作期间所有的周末全都一心扑在做电镜上。至于花费嘛,大约是1500刀,看起来已经算是十分便宜了呢。

所以,这电镜到底是怎么做出来的?

首先,我们会在图上看到一个钟形的玻璃罩子,这是用来隔绝空气的。电子显微镜要在真空环境下工作,因此Krasnow用这个的罩子罩住了所有的关键部件,然后接上泵给内部抽真空。

罩子里面都有什么呢?首先我们会看到一根直立的铜管,在铜管的上方,是他自己制作的“电子枪”,也就是发射电子的源头。

电子枪的关键部件是一个纤细的钨丝,把钨丝通电加热到高温(2800K左右),它就可以发射电子。

这些电子会替代光学显微镜的光束来进行成像,但它们还不能直接用来照射样品。现在的电子束还比较散,而扫描电镜需要非常集中的电子束。所以接下来要经过的部件是汇聚电子束的“透镜”。可以简单理解为类似光学透镜那样,但是当然原理是不同的,实际上汇聚电子束用的是磁透镜。

经过了透镜之后,电子束会“扫描”样品的表面。接下来,要检测的一个重要的对象是样品表面发出的“二次电子”,这些二次电子能很好地体现物体的表面结构。

在这个DIY电镜中,放样品的地方如下图所示:

接下来,就要收集样品的信号了,在下图中指出的右边这一坨就是一个检测器。首先它需要用高电压把需要检测的电子们都吸引过来,轰击闪烁体产生闪光,并经过光导管、光电倍增管,最终变成放大的电信号。

二次电子检测器示意图

最终,他把这些信号显示在了示波器的荧光屏上。

所以,最终结果如何呢?就是下面这个样子:

还有这样:

(这一坨据说是个项链)

而我们平时见到的电镜照片是这样的:

_(:з」∠)_

好吧,作者本人也承认,这个DIY电镜无论是分辨率还是放大倍数,其实都还远远不能与市面上的产品相比。他在示波器上显示的,也只是一些结构简单的图像而已。

但是说实话,他能够成功地把它做出来,还能用,这已经非常非常厉害了!现在市面上的电镜毕竟技术要成熟得多。

在他的油管频道Applied Science中,一共用了五个视频来介绍这个DIY项目(可见是多么复杂……),有兴趣可以找来看看。

顺便说,这个人平时也会用电镜(当然这回是成熟产品了)拍一些有意思的东西,比如下面这个黑胶唱片与唱针的动图就是他的作品:

 
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