Низковольтный электронный микроскоп

Низковольтный электронный микроскоп — электронный микроскоп, который работает при ускоряющем напряжении всего в несколько кэВ или меньше. Объединяет в себе принципы работы как просвечивающего, так и растрового электронных микроскопов. Работа при низких ускоряющих напряжениях позволяет увеличить контраст легких элементов. Поэтому основное применение находится в исследовании тонких биологических, органических и полимерных образцов.^[1]

Преимущества

Относительно маленькая длина свободного пробега (15 нм) на 5 кВ для органических образцов приводит к тому, что для образцов с постоянной толщиной высокий контраст будет получаться уже при малом изменении плотности. Например для 5 % контраста в светлопольном изображении в низковольтном электронном микроскопе нужно отличие в плотности в 0,07 г/см³. Это значит, что отпадает необходимость маркировать полимеры тяжелыми элементами.^[2]

Современные низковольтные микроскопы имеют пространственное разрешение порядка 2,5 нм в режиме ПЭМ, 2,0 нм в ПРЭМ и 3,0 нм в РЭМ^[2]

Низкое значение ускоряющего напряжения позволяет существенно уменьшить размеры колонны по сравнению с микроскопами с большими ускоряющими напряжениями, что в итоге позволяет низковольтному микроскопу иметь типичные размеры настольного микроскопа. Уменьшение размеров колонны уменьшает чувствительность к внешним вибрациям и шуму. Это в свою очередь приводит к тому, что микроскоп не нуждается в таких же средствах изолирования, как традиционные электронные микроскопы.

Ограничения

Доступные в настоящее время низковольтные микроскопы позволяют получить разрешение всего порядка 2—3 нм. Это разрешение существенно превышает возможное разрешение оптического микроскопа, однако еще недостижимо атомное разрешение, получаемое на на традиционных (высоковольтных) микроскопах.

Для высоковольтных микроскопов необходимая толщина образца составляет 100—200 нм, в случае же низковольтного — 20—60 нм. Причем для просвечивающего и просвечивающего растрового режима необходимы образцы толщиной 20 нм.

Области применения

Низковольтная электронная микроскопия особенно эффективна для применения в следующих областях:

Антитела Цитология Образование Гистология

Материаловедение Наномедицина Наночастицы Углеродные нанотрубки

Полимеры Протеины Токсикология Вирусы

Литература

1. ↑ Nebesářová1, Jana; Vancová, Marie (2007). «How to Observe Small Biological Objects in Low Voltage Electron Microscope». Microscopy and Microanalysis 13 (3): 248–249. DOI:10.1017/S143192760708124X.
2. ↑ ^{1 2} Drummy, Lawrence, F.; Yang, Junyan; Martin, David C. (2004). «Low-voltage electron microscopy of polymer and organic molecular thin films». Ultramicroscopy 99 (4): 247–256. DOI:10.1016/j.ultramic.2004.01.011. PMID 15149719.