超声波扫描显微镜的主要用途:(1)材料的密度及晶格组织分布(2)材料内部的裂纹(3)材料内部分层缺陷,夹杂物等(4)材料的杂质颗粒,夹杂物,沉淀物等(5)材料的空洞,气泡,间隙等超声波扫描显微镜的应用领域:(1)在半导体及太阳能晶锭材料上的应用:分析晶锭内部缺陷等。(2)在半导体Wafer和太阳能晶圆上的应用:涂覆后和印刷后晶圆片上的分层缺陷等。(3)在半导体封装检测上的应用:塑封层、芯片顶部、 芯片粘接层、导线框、BGA 样品以及Flip Chip Underfill 上的分层缺陷等。 (4)在SMT贴装电路器件上的应用贴装后的MLF器件检测的重点是金线周围、基底和引出线之间的的分层缺陷,检测SMD贴片电容的内部缺陷等。(5)在MEMS器件上的应用:晶圆键合的超声检测。(6)在其他工业产品上的应用:钻头材料焊接面的结合情况,电池密封性的超声检测。(7)在材料科学领域的应用:镀层界面、铬合金镀层界面、镀膜层界面、多碳合金的超声金相分析、材料的硬度分析、材料内部的裂纹分析、高性能陶瓷内部的裂纹分析等。 (8)在生物医疗研究领域的应用:活体细胞组织裂变过程,不同活体细胞组织裂变过程,骨骼切片的超声图像等。
http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/default/em09504.gif2017年05月18日 14:00开讲!!!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/04/201704131643_01_1785258_3.jpg报名链接:file:///C:\Users\zhangyan\AppData\Roaming\Tencent\QQEIM\Temp\8LDO48C$8@http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/meetingInsidePage/2568主讲人:王竞鹏(Frank Wang) 博士现任Harvard Bioscience Inc. 旗下德国HEKA Elektronik品牌的高级应用技术科学家,职责覆盖北美,欧洲和亚洲区HEKA电化学仪器技术的应用研发和推广支持。王博士本科毕业于天津南开大学分析化学专业,在加拿大完成的博士和博士后研究期间, 师从于多位国际著名的电化学家,致力于广泛的活性纳米材料在多个电化学应用领域内的研究。王博士拥有10年以上的使用HEKA电化学仪器技术及扫描探针显微镜(SPM)技术的科研经验。本次报告会将详细介绍HEKA ElProScan(扫描电化学显微镜)系列产品平台在多个尖端技术应用领域的科研实例。ElProScan凭借德国电化学工业界的开放扫描平台设计以及HEKA全球领先的小电流放大检测技术, 具有一机多用的鲜明独家特点 - 利用HEKA自主研发40多年的一套可高度定制的硬件/软件平台全面支持SECM/SICM/SECCM/SMCM,以及同步荧光微观成像,同步剪切力感应微观形貌成像 和 同步光电化学微观成像等亚微米/纳米尺寸的扫描成像技术。这次报告将深入浅出的介绍ElProScan平台使用微电极(microelectrode)和玻璃微毛细管(micropipette)作为电化学扫描探针,在多种跨学科的前沿科学领域的科研实例,涵盖了生物细胞功能及形貌成像,导电高分子材料/光电半导体材料/锂离子电池材料的微观电化学及形貌表征,防腐蚀材料的微区表征研究等等热门课题。http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/default/em09504.gif
一、在细胞及分子生物学中的应用1. 细胞、组织的三维观察和定量测量 共聚焦显微镜的分辨率超过普通光学显微镜,染色过程简便,可以在活细胞上进行无创伤性的染色,最大程度地维持细胞的正常形态。多种自发性的荧光染料,已被广泛地用于诸如RNA、DNA细胞核、线粒体、内质网、肌动蛋白、细胞膜等结构的标记。运用免疫荧光技术,将不同波长的两三种荧光物质标记在内部不同结构的相应抗体上,以这几种荧光物质特定的光谱特性选择激发光和滤光片,则可以观察到细胞内部各结构间的毗邻关系。特别是在荧光着丝点易被遮盖(如荧光原位杂交实验)的情况下,这种三维图像的多角度观察提供了极大的优越性。细胞有丝分裂中细胞核内染色体数目(双倍体、多倍体)、形态和位置的变化,一直是细胞生物学肿瘤研究中的热点。着丝点是细胞核内的重要结构,被认为在有丝分裂中起重要的作用,应用共聚焦显微镜的定量测量技术,可以较精确地测定着丝点在不同分裂期的位置。共聚焦显微镜生成厚度小于0.2微米的依次相连的光学切片,即使较厚的组织的三维数据也可被计算机获取,运用适当的图像分析软件,可以测量并确定所观察结构的表面特征,体积等参数,为相互结合定量测量提供了新手段。2. 活细胞生理信号的动态监测:活细胞的功能监测在细胞生物学、神经生理学、药理学等领域都有重要意义。许多荧光染料可以聚集在细胞的特定结构,而对细胞的活性基本上不产生影响。可以利用这一特性来反映细胞受到刺激后形态或功能的改变。如亲脂性染料DiOC6(3)主要聚集在内质网,且对细胞的毒副作用极小。肌细胞中的肌浆网与ER有相同的属性,是胞内钙库,应用共聚焦显微镜,就可以动态观察肌细胞兴奋时SR的变化。许多参与神经元兴奋传导的离子如K+、Na+、Ca2+及H+、Cl-、Mg2+ 等,都有其自发性的荧光染料。Ca2+ 在细胞的兴奋、分化、死亡等过程中都起重要作用,是许多生理反应的胞内第二信使,是目前研究得最为充分的离子; 通过激光扫描共聚焦显微镜对胞内、核内钙转移的研究、对心肌细胞的钙变化研究、免疫细胞钙信号的研究、对Ca2+信号在凋亡细胞中作用的研究都取得了可喜的结果,而更多的研究则是将激光扫描共聚焦显微镜应用于神经生物学中对神经元Ca2+动态测量的研究。目前激光扫描共聚焦显微镜以其独特的优势成为钙研究中的重要手段之一。3. 粘附细胞的分选(adherent cell sorting) 对特异细胞的分选和克隆,是研究单个细胞或细胞系生物特性的先决条件。 将细胞贴壁培养在特制培养皿上,培养皿底部有一层特殊的膜,用高能量激光在欲选细胞四周切割成八角形几何形状,掀去培养皿底部的膜,非选择细胞则被去除。目前对粘附细胞分选方法多用于对杂交瘤和突变细胞的分选,也有用于对经转化的平滑肌细胞,卵巢癌细胞及人畸胎瘤干细胞等的分选和克隆,还可用于基因调控、基因治疗等研究。4. 细胞激光显微外科和光陷阱功能: 激光扫描共聚焦显微镜可将激光当作一把“光刀子”使用,完成诸如细胞膜瞬间穿孔,染色体切割,神经元突起切除等一系列细胞外科手术。光镊是利用激光的力学效应,将一个微米级大小的细胞或其它结构钳制于激光束的焦平面上,也称为光陷阱。光镊可以用来进行细胞融合(如卵细胞受精)、机械刺激或细胞骨架弹性测量等,特别是在测量植物细胞的细胞骨架时很有意义。5. 光漂白后的荧光恢复(FRAP): 细胞在相互接触后彼此间即有低阻抗的通道形成,以进行细胞间通讯;被经合成肽测试法证明只允许低于1.5KD分子通过的通道被称作缝隙连接。缝隙连接是存在于相邻细胞间的一类蛋白通道,普遍认为缝隙连接通过介导细胞间的信息传递,在诸如增殖、分化、代谢等过程中发挥极其重要作用。FRAP技术借助脉冲式激光照射细胞的某一区域,从而该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的未淬灭的荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,而此扩散速率可通过低强度激光扫描探测。在研究细胞骨架构成、跨膜大分子迁移率、细胞膜流动性、胞间通讯等领域中有较大的意义。6. 在细胞凋亡研究中的应用细胞凋亡是由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程,细胞凋亡作为生理性、主动性过程,能够确保正常发育、生长、维持内环境稳定,发挥积极的防御功能。用激光扫描共聚焦显微镜观察凋亡细胞,可见凋亡细胞体积变小,细胞质浓缩,细胞核变小,出现染色质沿核膜内侧排列的核边聚集现象。细胞凋亡的晚期,细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体。细胞凋亡(Apoposis)是生物体内广泛存在的,由细胞特定基因控制,以细胞DNA 降解为特征的细胞自发过程,与机体中多种生理及病理过程密切相关。因而,对Apoposis 的研究现已成为研究细胞生物学研究的热点之一。而激光扫描共聚集显微镜结合众多荧光探针的应用,成为细胞Apoposis超微结构及分子水平变化的有力手段。二、在神经科学中的应用1. 定量荧光测定:对活细胞进行定量测定,具有很好的重复性,分析神经细胞和胶质细胞的某些物理及生物化学特性;监测抗原表达,细胞结合和杀伤等特征。在多发性硬化病人大脑活检标本上观察病变组织的微血管内皮细胞特异性地表达。2. 细胞内离子的测定:使用多种荧光探针,对神经细胞的Ca2+、PH及其它各种细胞内离子进行定量和动态分析。3. 神经细胞的形态学观察:激光扫描共聚焦显微镜使用模拟荧光处理,可将系列光学切片的数据合成三维图像,并可从任意角度观察。如Joshi等观察了细胞突触的骨架的三维图像。三维重建图像可使神经细胞及细胞器的形态学结构更加生动逼真。三、在耳鼻喉科学中的应用1. 在内耳毛细胞亚细胞结构研究上的应用:1993年Ikeda等应用激光扫描共聚焦显微镜研究内耳毛细胞的亚细胞结构,用Rhodamine 123染色,见线粒体分布于表皮板下和核下,加入1mmol/L三硝基酚使线粒体膜电位减小,荧光强度明显减弱。用DIOC6(3)染色,观察到内质网分布于表皮板下直至细胞核区域,呈网状、核下及侧膜下也有分布,胞质中则极少,探讨了蛋白激酶(PKC)在三磷酸肌醇/钙信号系统中的作用。2. 激光扫描共聚焦显微镜的荧光测钙技术在内耳毛细胞研究中的应用钙离子在细胞的生命活动中起着重要作用,它参与调节细胞功能,如肌肉收缩,细胞运动,递质合成与释放,信息传递,细胞换能等。激光扫描共聚焦显微镜的荧光测钙技术可探测到细胞内钙浓度的细微变化,当内耳毛细胞受到各种生理及病理因子刺激时,可用荧光测钙技术观察细胞内钙离子浓度的变化。为研究毛细胞的机能提供了新的手段。3. 激光扫描共聚焦显微镜在内耳毛细胞离子通道研究上的应用Issa等用膜片钳的全细胞记录法将Fluo-3已导入毛细胞,用激光扫描共聚焦显微镜观察,当毛细胞去极化时其底部侧膜上平均有18个亮点(钙内流所至),然后对同一毛细胞进行连续超薄切片电镜观察,证明这些亮点即为突触前活性区。4. 激光扫描共聚焦显微镜在嗅觉研究中的应用:Schild等用激光扫描共聚焦显微镜和钙荧光探针研究嗅觉感受器神经元的钙通道分布,以Fluo-3和Fura-red 染色后行双发射比例测量,测出其胞内游离钙呈不均匀分布,观察显示嗅觉感受器神经元的钙通道位于胞体部,与同一部位的钾通道一起构成适应性调节机制,而对树突尖端纤毛的钙依赖性换能过程无干扰。四、在肿瘤研究中的应用激光扫描共聚焦显微镜的出现,在一定程度上推动了肿瘤的研究进展。它为肿瘤细胞生物学、分子生物学、细胞通讯、细胞形态学研究、细胞的抗药物代谢、细胞膜及其受体等领域的研究,提供了有效手段。1. 定量免疫荧光测定:激光扫描共聚焦显微镜采用免疫荧光对肿瘤细胞的抗原表达、细胞结构特征、抗肿瘤药物的作用及机理等方面进行定量的观察和监测,为较理想的形态学观察方法。先采用荧光标记特异性抗原或抗体,使其与特异性抗体或抗原结合,再采用激光扫描共聚焦显微镜对其进行定性、定量和形态学分析。近年来报道较多的是P53肿瘤相关抗原等的定位、定性和定量分析。采用荧光标记某些蛋白分子,然后测定其平均荧光强度和积分荧光强度,从而对某些细胞结构蛋白分子进行定量分析。2. 细胞内离子分析激光扫描共聚焦显微镜可以准确地测定细胞内Ca2+ 、 K+ 、 Na+ 、 Mg2+ 、 pH等
[align=center][b]双光子激光扫描显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用[/b][/align][align=center][font=宋体]刘皎[/font][sup]1[/sup],吴晶[sup]1[/sup][/align][align=center]1. [font=宋体]北京大学医药卫生分析中心,北京,[/font]100191[/align][b][font=黑体][[/font]摘要] [/b]双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])具有低光毒性、高时空分辨率、高信噪比等优点,结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究领域。本文结合作者所在的北京大学医药卫生分析中心共聚焦平台的工作经验,概述了[/font]TPLSM适用的样本、检测模式以及在生物医学领域的应用,以期为相关科研技术人员提供参考。[b][font=&][Abstract][/font] [/b]Two-photon laser scan microscopy (TPLSM) has the advantages of low phototoxicity, high spatial and temporal resolution, and high signal-to-noise ratio.TPLSM combines laser scanning confocal microscopy with two-photon excitationtechnology and it is widely used in brain science, immunology, tumor, embryodevelopment and other biomedical related research fields. Based on the author'swork experience in the confocal center of Peking University Medical and HealthAnalysis Center, this paper summarizes the applicable samples, detection modesand applications of TPLSM in the biomedical field, in order to provide referencefor related scientific researchers and technicians.[b][font=黑体][[/font]关键词] [/b]显微镜双光子,检测模式,应用[b]1 引言[/b]双光子激发技术的基本原理是在高光子密度情况下,荧光分子可同时吸收2个长波长光子,产生一个一半波长光子去激发荧光分子的相同效果。双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])在激光扫描共聚焦显微镜的基础上,以红外飞秒激光作为光源,长波长的近红外激光受散射影响小,易穿透标本,可深入组织内部非线性激发荧光,对细胞毒性小且具有高空间分辨率,适合生物样品的深层成像及活体样品的长时间观察成像[/font][1]。使用高能量锁模脉冲激光器,物镜焦点处的光子密度最高,在焦点平面上才有光漂白及光毒性,焦点外不损伤细胞。双光子效应只发生在焦点处,所以双光子显微镜无需共聚焦针孔,也能做到点激发点探测,提高了荧光检测效率[2]。[b][/b]双光子激光扫描显微镜显微镜可以通过XYZ,XYT,XYλ,XYZT,XYλT等多种模式实现多维成像,亦可进行更复杂实验的拍摄,比如二次谐波成像(Second Harmonic Generation Imaging,SHG[font=宋体])、双光子荧光寿命成像([/font]Two-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, TP-FLIM[font=宋体])、荧光寿命[/font]-[font=宋体]荧光共振能量转移成像([/font]FluorescenceLifetime - Fluorescence Resonance Energy Transfer Imaging, FLIM-FRET[font=宋体])等实验以满足对样品的定性、定量、定位、共定位等多维度多功能的研究。[/font]TPLSM已成为生命科学各领域重要的研究工具,可在细胞及亚细胞水平对活体动物的神经细胞形态结构、离子浓度、细胞运动、分子相互作用等生理现象进行直接的长时间成像监测,还能进行光激活染及光损伤等光学操纵,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究[3-5]。本文拟通过按TPLSM常见的检测模式分别阐述其在生物医学领域的应用,以其为相关科研技术人员提供参考。[b]2. TPLSM适用的样本[/b]TPLSM适用的样本非常广泛,从液体、固体等形式的材料或制剂、细菌、细胞、细胞团、类器官、组织切片、到各种模式动物(如线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠、兔、猴等)及其[font=宋体]脑、脊髓、肝脏、肺、皮肤等器官[/font],都可以通过搭载不同载物台进行测试。相对于传统激光扫描共聚焦显微镜200μm的成像深度极限,双光子显微镜成像深度可达800μm,如果是透明化样品可更厚。TPLSM尤其适合活体动物成像,且比小动物荧光成像有更高的分辨率和信噪比,一般TPLSM的XY轴分辨率为200 nm左右,Z轴分辨率为300 nm左右。[b]3. TPLSM的检测模式[/b]3.1 二维成像模式TPLSM可以实现点扫描、点探测,得到生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像,从而获得细胞/组织等光学切片的物理、生物化学特性及变化。也可以对所感兴趣的区域进行准确的定性、定量及定位分析。激光扫描显微镜的zoom功能,可以用来调节扫描区域的放大倍数。但受物镜分辨率的限制,一味的增大zoom值,不能得到相应的高清图像,需根据实际情况参考piexl size进行设定。TPLSM可以实现XY、XZ或XT的二维成像模式,XT线扫会在后文与XYT时间序列成像一起进行举例说明(图2b)。3.2 三维成像模式3.2.1 Z轴序列三维成像(XYZ)[align=left]TPLSM可沿Z轴方向通过电动载物台的连续扫描对样品进行无损伤的光学切片(XYZ),获得三维立体图像。同理,通过沿Y轴方向连续扫描,可获得连续的XZY图像。如图1所示TPLSM[font=宋体]可以顺利观察到可以观察到血管清晰形态结构:单个胚胎的胎盘微血管(图[/font]1a)、肝脏血窦微血管(图1b)和后肢微血管(图1c)[6]。[/align][align=center][img=,690,230]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151626576232_4807_3237657_3.png!w690x230.jpg[/img][/align][align=center]图1(a)胚胎胎盘微(b)肝脏血窦和(c)后肢的微血管三维成像[/align]3.2.2 时间序列扫描模式(XYT)[align=left]按照一定的时间间隔重复采集,则可实现对该样品的实时监测(XYT)。此类实验可观察组织区域内特异荧光探针标记的单个细胞或细胞内不同部位接受刺激后的整个变化过程。[font=宋体]如图[/font]2[font=宋体]([/font]a[font=宋体]),可以根据微血管[/font]XYT[font=宋体]序列扫描的成像结果中某一血细胞在前后两张图的位置移动和这两帧图的扫描时间间隔计算血流速度。若血流速度很快,[/font]XYT扫描不足以捕捉实际流速,可以使用XT线扫计算。如图2(b),微血管XT扫描图像中绿色荧光背景里的黑色线条代表单个血细胞的流动轨迹,每条线条的横坐标代表血细胞移动的距离(distance / μm[font=宋体]),纵坐标代表此段时间([/font]time/ ms[font=宋体]),根据这两个数据可以计算出单位时间内血细胞的流动速度([/font]μm / ms)[6]。[/align][align=center][img=,690,262]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151627102569_8367_3237657_3.png!w690x262.jpg[/img] [/align][align=center]图2 微血管(a)XYT扫描结果和(b)XT一维扫描结果图像计算血流说明示意图[/align]3.2.3 光谱扫描模式(XYλ/XYΛ)通常配置有可调节接受范围的检测器的TPLSM,可以实现从400nm-800nm的发射波谱扫描。通过配置具有连续可调波长的双光子激光器,还可以实现750nm-1300nm激发波谱扫描。这对于开发研制特殊染料探针的课题来说是很方便、全面的检测功能。3.3四维成像模式(XYZT/XYλT/XYΛT)基于上述三维成像模式,结合时间序列扫描,可以实现TPLSM的四维成像。3.4二次谐波成像(SHG)SHG是一个二阶非线性过程,且一般为非共振过程,适合富含胶原纤维的样本成像,如角膜、鼠尾肌腱、皮肤等。生物组织产生的二次谐波最主要的转换源自胶原,不同生物组织中的二次谐波信号强弱与组织中的胶原含量密切相关,含胶原丰富的组织包括结缔组织和肌肉组织等二次谐波信号也比较强,另外还有一些能产生强二次谐波的生物结构是微管,如细胞分裂中纺锤体。对于具有中心对称性的生物结构,如果局部中心对称性的破坏也会产生二次谐波:在两中心对称介质的界面,不同物态分子的相互作用使局部微观场特性在交界面(如细胞膜)发生突变,从而产生界面二次谐波[7]。除了动物组织外,一些含有特殊分子结构的植物组织也能产生二次谐波。二次谐波显微成像具有高空间分辨率、深成像深度、低损伤、以及对结构对称性的高度敏感性的特点,如果能与其他成像技术结合,将成为生物样品研究的有力工具[8]。3.5双光子荧光寿命成像(TP-FLIM)[9]FLIM技术是研究细胞内生命活动状态的一种非常可靠的方法。荧光寿命是荧光团在返回基态之前处于激发态的平均时间,是荧光团的固有性质,因此其不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,且能区分荧光光谱非常接近的不同荧光团,故具有非常好的特异性和很高的灵敏度。此外,由于荧光分子的荧光寿命能十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用及能量转移,因此FLIM技术常被用来实现对微环境中许多生化参数的定量测量,如细胞中折射率、黏度、温度、pH值的分布和动力学变化等,这在生物医学研究中具有非常重要的意义。目前FLIM技术在细胞生物学中一些重要科学问题的研究、临床医学上一些重大疾病的诊断与治疗研究以及纳米材料的生物医学应用研究等方面均有广泛应用,并取得了许多利用传统的研究手段无法获取的数据。FLIM检测需要脉冲激光,TPLSM带有的高能量锁模脉冲激光器可以满足激发要求。3.6荧光寿命-荧光共振能量转移成像(FLIM-FRET)[10]传统的FRET过程分析通常是基于荧光强度成像来实现,分析的结果容易受光谱串扰的影响。而将FLIM技术应用于FRET过程分析,利用FLIM技术可定量测量这一优势,可非常灵敏地反映供体荧光分子与受体荧光分子之间的能量转移过程。当受体分子与供体之间的距离10nm时,供体的能量转移到受体,受体从基态发生能量跃迁,从而影响供体的荧光寿命。与没有受体分子的时候相比,发生FRET的供体分子的荧光寿命降低。因此,FRET-FLIM联合能够实时监测生物细胞中蛋白质的动态变化,如蛋白质折叠、分子间(蛋白-蛋白,蛋白-核酸)相互作用和细胞间信号分子传递、分子运输以及病理学研究等。[b]4 结论和展望[/b]综上,TPLSM应用灵活,具备多种检测模式,适用于多种样本,亦可实现多种实验目的,如荧光的定量、定性、定位、共定位,动态荧光的测定等。一些特殊的实验模式,将TPLSM在生物医学领域的应用进一步扩大。通过结合其他技术(多手段联合拓展,如膜片钳、原子力显微镜、光电联用等),TPLSM必将成为助力生物医学领域研究的有力工具。双光子荧光成像由于具有天生的三维层析能力以及深穿透能力,在活体生物组织成像上广受欢迎。双光子显微镜镜下空间增大后,可广泛应用于猴、大小鼠、兔等较大的模式动物的活体成像。且可结合电生理技术、光遗传技术,广泛应用于麻醉、清醒或运行行为等生理状态下的动物脑科学神经相关研究,在单细胞、单树突精度上对神经元群体活动进行监控。如结合膜片钳技术,对活体脑组组急性切片神经元进行双光子深层成像[11];结合光遗传技术,实现视觉皮层同一神经元和神经元群体的稳定操控和长期多次重复记录[12];对在健身球上移动的头部固定小鼠小脑进行成像,探讨觉醒状态和运动行为对胶质网络中钙离子的激发的影响[13];结合多种疾病模型,探讨大脑皮层神经元及胶质细胞活性的改变及作用等[14]。随着多种双光子显微镜系统的出现,双光子显微镜成像技术将以其实时、无损地探测、诊断及检测能力,在生物医药及临床医学应用中发挥更大作用。[b]参考文献[/b][1] [font=宋体]李娟[/font],[font=宋体]张岚岚[/font],[font=宋体]吴珏珩[/font].[font=宋体]双光子显微镜的应用优势与维护要素[/font][J].[font=宋体]中国医学装备[/font],2021,18(12):158-163.[2] HendelT,Mank M, Schnell B,et al.Fluorescence changes of genetic calcium indicatorsand OGB1correlated with neural ac tivity and calcium in vivo and in vitro[J].JNeurosci, 2008,28(29):7399-7411.[3] DolginE.What leva lamps and vinaigrette can teach us about cellbiology[J].Nature,2018,555(7696):300-302.[4] Noguchi J,Nagaoka A, Watanabe S,et al.in vivo two-photon uncaging of glutamate revealingthe structure-function relatio nships of dendritic spines in the neocortex ofadult mice[J]. J Physiol,2011,589(Pt 10):2447-2457.[5] BishopD,Nikiél, Brinkoetter M,et al.Nearinfrared branding efficiently correlateslight and electron microscopy[J]. Nat Methods,2011,8(7):568-570.[6] [font=宋体]刘皎[/font],[font=宋体]丛馨[/font],[font=宋体]何其华[/font].[font=宋体]活体小鼠微血管血流倒置双光子激光扫描显微镜检测方法的建立[/font][J].解剖学报,2022,53(02):261-265.[7] [font=宋体]屈军乐[/font],[font=宋体]陈丹妮[/font],[font=宋体]杨建军[/font],[font=宋体]许改霞[/font],[font=宋体]林子扬[/font],[font=宋体]刘立新[/font],[font=宋体]牛憨笨[/font].[font=宋体]二次谐波成像及其在生物医学中的应用[/font][J].[font=宋体]深圳大学学报[/font],2006,(01):1-9.[8] [font=宋体]孙娅楠[/font],[font=宋体]赵静[/font],[font=宋体]李超华[/font],[font=宋体]等[/font].[font=宋体]二次谐波结合双光子荧光成像方法观察人源胶原蛋白透皮吸收情况[/font][J].激光生物学报,2017,26(1):24-29.[9] [font=宋体]刘雄波,林丹樱,吴茜茜,严伟,罗腾,杨志刚,屈军乐,荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展。物理学报,[/font]2018,67(17):178701-1-178701-14[10] [font=宋体]罗淋淋,牛敬敬,莫蓓莘,林丹樱,刘琳,荧光共振能量转移[/font]-荧光寿命显微成像(FRET-FLIM[font=宋体])技术在生命科学研究中的应用进展。光谱学与光谱分析,[/font]2021,41(4):1023-1031[11] Isom-BatzG,Zimmem PE.Collagen injection for female urinary incontinence after urethralor periurethral surgery[J].J Unol,2009,181(2):701-704.[12] JuN,Jiang R,Mrcknik SL,et al.Long-term all-optical interrogation of corticalneurons in awake-behaving nonhuman prim ates[J].LOSBiology,2018,16(8):e2005839.[13]Nimmerjahn A,Mukamel EA, Schnitzer MJ.Motor behavior activates Bergmann glialnetworks[J].Neuron,2009,62(3):400-412.[23] Huang L, Lafaille JJ, YangG.LearningDependent dendritic spine plasticity is impaired in spontaneousautoimmune encep halomyelitis[J].Dev Neurobiol,2021,81(5):736-745.[14] Huang L,Lafaille JJ,Yang G.LearningDependent dendritic spine plasticity is impaired inspontaneous autoimmune encep halomyelitis[J].Dev Neurobiol, 2021,81(5):736-745.
新设备简介扫描电子显微镜的应用扫描电子显微镜是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器.它可以进行如下基本分析:(1)三维形貌的观察和分析;(2)在观察形貌的同时,进行微区的成分分析。①观察纳米材料,所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1-100nm范围内,在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶体、非晶态不同的、独特的物理化学性质。纳米材料有着广阔的发展前景,将成为未来材料研究的重点方向。扫描电子显微镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率。现已广泛用于观察纳米材料。②进口材料断口的分析:扫描电子显微镜的另一个重要特点是景深大,图象富立体感。扫描电子显微镜的焦深比透射电子显微镜大10倍,比光学显微镜大几百倍。由于图象景深大,故所得扫描电子象富有立体感,具有三维形态,能够提供比其他显微镜多得多的信息,这个特点对使用者很有价值。扫描电子显微镜所显示饿断口形貌从深层次,高景深的角度呈现材料断裂的本质,在教学、科研和生产中,有不可替代的作用,在材料断裂原因的分析、事故原因的分析已经工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。③直接观察大试样的原始表面,它能够直接观察直径100mm,高50mm,或更大尺寸的试样,对试样的形状没有任何限制,粗糙表面也能观察,这便免除了制备样品的麻烦,而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度(背反射电子象)。④观察厚试样,其在观察厚试样时,能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间,但在对厚块试样的观察进行比较时,因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法,而复膜的分辨率通常只能达到10nm,且观察的不是试样本身。因此,用扫描电子显微镜观察厚块试样更有利,更能得到真实的试样表面资料。⑤观察试样的各个区域的细节。试样在样品室中可动的范围非常大,其他方式显微镜的工作距离通常只有2-3cm,故实际上只许可试样在两度空间内运动,但在扫描电子显微镜中则不同。由于工作距离大(可大于20mm)。焦深大(比透射电子显微镜大10倍)。样品室的空间也大。因此,可以让试样在三度空间内有6个自由度运动(即三度空间平移、三度空间旋转)。且可动范围大,这对观察不规则形状试样的各个区域带来极大的方便。⑥在大视场、低放大倍数下观察样品,用扫描电子显微镜观察试样的视场大。在扫描电子显微镜中,能同时观察试样的视场范围F由下式来确定:F=L/M式中 F——视场范围;M——观察时的放大倍数;L——显象管的荧光屏尺寸。 若扫描电镜采用30cm(12英寸)的显象管,放大倍数15倍时,其视场范围可达20mm,大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的,如刑事侦察和考古。⑦进行从高倍到低倍的连续观察,放大倍数的可变范围很宽,且不用经常对焦。扫描电子显微镜的放大倍数范围很宽(从5到20万倍连续可调),且一次聚焦好后即可从高倍到低倍、从低倍到高倍连续观察,不用重新聚焦,这对进行事故分析特别方便。⑧观察生物试样。因电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小。同其他方式的电子显微镜比较,因为观察时所用的电子探针电流小(一般约为10-10 -10-12A)电子探针的束斑尺寸小(通常是5nm到几十纳米),电子探针的能量也比较小(加速电压可以小到2kV)。而且不是固定一点照射试样,而是以光栅状扫描方式照射试样。因此,由于电子照射面发生试样的损伤和污染程度很小,这一点对观察一些生物试样特别重要。⑨进行动态观察。在扫描电子显微镜中,成象的信息主要是电子信息,根据近代的电子工业技术水平,即使高速变化的电子信息,也能毫不困难的及时接收、处理和储存,故可进行一些动态过程的观察,如果在样品室内装有加热、冷却、弯曲、拉伸和离子刻蚀等附件,则可以通过电视装置,观察相变、断烈等动态的变化过程。⑩从试样表面形貌获得多方面资料,在扫描电子显微镜中,不仅可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象,而且可以通过信号处理方法,获得多种图象的特殊显示方法,还可以从试样的表面形貌获得多方面资料。因为扫描电子象不是同时记录的,它是分解为近百万个逐次依此记录构成的。因而使得扫描电子显微镜除了观察表面形貌外还能进行成分和元素的分析,以及通过电子通道花样进行结晶学分析,选区尺寸可以从10μm到3μm。由于扫描电子显微镜具有上述特点和功能,所以越来越受到科研人员的重视,用途日益广泛。现在扫描电子显微镜已广泛用于材料科学(金属材料、非金属材料、钠米材料)、冶金、生物学、医学、半导体材料与器件、地质勘探、病虫害的防治、灾害(火灾、失效分析)鉴定、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=79549]扫描电子显微镜的应用[/url]
光源不同:光学显微镜采用可见光作为光源,电子显微镜采用电子束作为光源成像原理不同:光学显微镜利用几何光学成像原理进行成像,电子显微镜利用高能量电子束轰击样品表面,激发出样品表面的各种物理信号,再利用不同的信号探测器接受物理信号转换成图像信息。分辨率:光学显微镜因为光的干涉与衍射作用,分辨率只能局限于0.2-0.5um之间。电子显微镜因为采用电子束作为光源,其分辨率可达到1-3nm之间,因此光学显微镜的组织观察属于微米级分析,电子显微镜的组织观测属于纳米级分析。景深:一般光学显微镜的景深在2-3um之间,因此对样品的表面光滑程度具有极高的要求,所以制样过程相对比较复杂。扫描电镜的景深则可高达几个毫米,因此对样品表面的光滑程度几何没有任何要求,样品制备比较简单,有些样品几何无需制样。体式显微镜虽然也具有比较大的景深,但其分辨率却非常的低。应用领域:光学显微镜主要用于光滑表面的微米级组织观察与测量,因为采用可见光作为光源因此不仅能观察样品表层组织而且在表层以下的一定范围内的组织同样也可被观察到,并且光学显微镜对于色彩的识别非常敏感和准确。电子显微镜主要用于纳米级的样品表面形貌观测,因为扫描电镜是依靠物理信号的强度来区分组织信息的,因此扫描电镜的图像都是黑白的,对于彩色图像的识别扫描电镜显得无能为力。扫描电镜不仅可以观察样品表面的组织形貌,通过使用EDS、WDS、EBSD等不同的附件设备,扫描电镜还可进一步扩展使用功能。通过使用EDS、WDS辅助设备,扫描电镜可以对微区化学成分进行分析,这一点在失效分析研究领域尤为重要。使用EBSD,扫描电镜可以对材料的晶格取向进行研究。
上周分享的文章:[color=#ff0000][b][color=#333333]专业角度看,光学显微镜与扫描电镜的区别在哪里[/color][color=#333333][/color][/b][/color][b][color=#333333]?[/color][/b]描述这两者的不同之处、机制和实际运用,希望能给更多的朋友们快速的了解,接下来小冉还是会继续分享关于电镜和其他显微镜的区别,好了,一起来简单看看[color=#ff0000]金相显微镜与扫描电镜的区别[/color]吧! 金相显微镜是用于观察具有入射照明的金属样品(金相组织)表面的显微镜。它结合了光学显微技术、光电转换技术、计算机图像处理技术。高科技产品可以在计算机上轻松观察金相图像,从而可以对金相图进行分析,分级等,输出图像为。金相显微镜是一种光学显微镜。相对于电子显微镜,分辨率较小,微米分辨率较小,放大倍数较小,但操作简便。大视场、价格相对较低。[align=center][img=,500,376]http://www.gdkjfw.com/images/image/15051531705166.jpg[/img][/align] 金相显微镜一种用于扫描电子显微镜的新型电光仪器。它具有简单的样品制备、放大倍率可调范围宽度、图像分辨率高、景深等。扫描电子显微镜已被广泛应用于生物学领域、医学、冶金学几十年,并促进了各相关学科的发展。扫描电子显微镜的特点:电子显微镜,高图像分辨率,纳米级分辨率,可调放大倍数和大,另一个重要特征是大景深和丰富的三维图像。 金相显微镜与扫描电镜之间存在很大差异,主要表现在以下几个方面: 一、光源不同:金相显微镜使用可见光作为光源,扫描电子显微镜使用电子束作为光源进行成像。 二、原理不同:金相显微镜采用几何光学成像原理进行扫描,扫描电子显微镜使用高能电子束轰击样品表面,激发表面上的各种物理信号。采样,然后使用不同的信号检测器接收物理信号并将其转换为图像。信息。 三、分辨率:由于光的干涉和衍射,金相显微镜只能限制在0.2-0.5um。扫描电子显微镜使用电子束作为光源,其分辨率可达到1-3nm。因此,金相显微镜的微观结构观察属于微米分析,扫描电子显微镜的观察属于纳米尺度分析。 四、景深:一般金相显微镜的景深在2-3um之间,因此样品的表面光滑度要求极高,因此制备过程相对复杂。 SEM的景深可以高达几个。
新型电化学测量仪器——电化学扫描探针显微镜(EC-SPM) 材料2106 李昊哲新型电化学测量仪器——电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)是一种具有创新性的技术,它在电化学领域的研究和应用中起到了重要的作用。EC-SPM采用了先进的技术和方法,可以对电化学反应进行精确的测量和分析,为科学家们提供了更为准确和可靠的数据。EC-SPM的创新之处在于其结合了扫描探针显微镜(SPM)和电化学技术,实现了对电化学反应的原位观察和测量。传统的电化学测量仪器往往只能提供宏观的电化学数据,而EC-SPM通过在电极表面放置微小的探针,可以实现对电化学反应的纳米级别的测量。这种纳米级别的测量能够更加准确地了解电化学反应的动态变化,提供了更为详细和全面的信息。EC-SPM在前处理合计数方面也进行了改进和优化。传统的电化学测量仪器在前处理过程中往往需要复杂的操作和多个步骤,容易出现误差和不确定性。而EC-SPM通过引入自动化和智能化的前处理系统,可以实现对样品的快速处理和准确计数。这不仅提高了测量的效率,还减少了人为因素对结果的影响,提高了测量的精确度和可靠性。我有幸在实验室使用了电化学扫描探针显微镜(EC-SPM),并且对其性能和使用体验有了一些真实的心得体会。我认为EC-SPM的性能非常出色。它采用了先进的扫描探针显微镜技术,可以实现纳米级的高分辨率测量。在我的实验中,我使用EC-SPM对一种新型材料进行了表面形貌和电化学性质的同时测量,结果非常令人满意。EC-SPM能够清晰地显示出样品的表面形貌,并且能够通过电流-电压曲线来研究材料的电化学行为。这对于我研究材料的结构与性能之间的关系非常有帮助,其次,EC-SPM的操作非常简便。它采用了直观的用户界面,使得操作人员能够快速上手。在我使用的过程中,我只需要按照仪器的操作指南进行操作,就能够轻松地完成测量。而且,EC-SPM还具有自动化的功能,能够实现自动扫描和测量,省去了繁琐的手动调整步骤,提高了实验效率。最后,EC-SPM的数据处理和分析功能也非常强大。它可以对测量得到的数据进行实时处理和分析,并且能够生成高质量的图像和曲线。在我的实验中,我使用EC-SPM获得了一系列的电流-电压曲线,并且通过对这些曲线进行分析,我能够得到材料的电化学性质,比如电荷转移速率和电化学反应动力学参数。这对于我研究材料的电化学性能非常有帮助。EC-SPM在电化学领域的研究和应用中取得了重要的成果。例如,在电池研究中,EC-SPM可以帮助科学家们更好地了解电池中的界面反应和电化学性能,从而提高电池的效率和稳定性。在催化剂研究中,EC-SPM可以实时观察催化剂表面的电化学反应,揭示催化剂的活性和稳定性等关键性质。此外,EC-SPM还可以应用于材料科学、生物医学等领域,实现对材料表面性质和生物分子相互作用的研究。EC-SPM作为一种新型电化学测量仪器,具有创新性的技术和方法。它通过纳米级别的测量,实现了对电化学反应的精确观察和分析。在前处理合计数方面的改进,使得测量结果更加准确和可靠。研究成果在电化学领域的应用广泛,为科学家们的研究和实践提供了重要的支持。它的高分辨率测量能力、简便的操作和强大的数据处理功能使得我能够更好地研究材料的电化学性质。我相信,随着电化学扫描探针显微镜技术的不断发展,EC-SPM将会在材料科学、电化学等领域发挥更加重要的作用。
激光共聚焦扫描显微镜简介一、 激光共聚焦显微镜的基本组成激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope LSCM)是20世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技新产品,是当今世界最先进的细胞生物学分析仪器。激光共聚焦显微镜利用激光作为光源,在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦的原理和装置,以及通过针孔的选择和PMT的收集,并带有一套对其所观察到的对象进行数字图像分析处理的系统软件。与传统光学显微镜相比,它具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点。所以它问世以来在生物学的研究领域中得到了广泛应用。激光共聚焦显微镜主要有四部分组成:1、显微镜光学系统。2、扫描装置。3、激光光源。4、检测系统。整套仪器由计算机控制,各部件之间的操作切换都可在计算机操作平台界面中方便灵活地进行。1.1 显微镜光学系统 显微镜是LSCM的主要组件,它关系到系统的成象质量。显微镜光路以无限远光学系统可方便地在其中插人光学选件而不影响成象质量和测量精度。物镜应选取大数值孔径平场复消色 差物镜,有利于荧光的采集和成象的清晰。物镜组的转换,滤色片组的选取,载物台的移动调节,焦平面的记忆锁定都应由计算机自动控制。1.2 扫描装置 LSCM使用的扫描装置在生物领域一般为镜扫描。由于转镜只需偏转很小角度就能涉及很大的扫描范围,图象采集速度大大提高,512×512画面每秒可达4帧以上,有利于那些寿命短的离子作荧光测定。扫描系统的工作程序由计算机自动控制。1.3 激光光源 LSCM使用的激光光源有单激光和多激光系统。多激光器系统在可见光范围使用多谱线氩离子激光器,发射波长为457nm、488nm和514nm的蓝绿光,氦氖绿激光器提供发射波长为543nm的绿光,氦氖红激光器发射波长为633nm的红光,新的405nm半导体激光器的出现可以提供近紫外谱线,但是小巧便宜而且维护简单。1.4 检测系统 LSCM为多通道荧光采集系统,一般有三个荧光通道和一个透射光通道,能升级到四个荧光通道,可对物体进行多谱线激光激发,样品发射荧光的探测器为感光灵敏度高的光电倍增管PMT,配有高速12位A/D转换器,可以做光子计数。PMT前设置针孔,由计算机软件调节针孔大小,光路中设有能自动切换的滤色片组,满足不同测量的需要,也有通过光栅或棱镜分光后进行光谱扫描功能的设置。二、激光共聚焦显微镜的特点以及在生物领域的应用传统光学显微镜相比,激光共聚焦显微镜具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点,在对生物样品的观察中,激光共聚焦显微镜有如下优越性:1、对活细胞和组织或细胞切片进行连续扫描,可获得精细的细胞骨架、染色体、细胞器和细胞膜系统的三维图像。2、 可以得到比普通荧光显微镜更高对比度、高解析度图象、同时具有高灵敏度、杰出样品保护。3、***图象的获得,如7 维图象(XYZaλIt): xyt 、xzt 和xt 扫描,时间序列扫描旋转扫描、区域扫描、光谱扫描、同时方便进行图像处理。 4、细胞内离子荧光标记,单标记或多标记,检测细胞内如PH和钠、钙、镁等离子浓度的比率测定及动态变化。5、荧光标记探头标记的活细胞或切片标本的活细胞生物物质,膜标记、免疫物质、免疫反应、受体或配体,核酸等观察;可以在同一张样品上进行同时多重物质标记,同时观察; 6、对细胞检测无损伤、精确、准确、可靠和优良重复性;数据图像可及时输出或长期储存。 由于共聚焦显微镜的以上优点,激光共聚焦显微镜在以下研究领域中应用较为广泛:1、细胞生物学:如:细胞结构、细胞骨架、细胞膜结构、流动性、受体、细胞器结构和分布变化、细胞凋亡机制;各种细胞器、结构性蛋白、DNA、RNA、酶和受体分子等细胞特异性结构的含量、组分及分布进行定量分析;DNA、RNA含量、利用特定的抗体对紫外线引起的DNA损伤进行观察和定量;分析正常细胞和癌细胞细胞骨架与核改变之间的关系;细胞黏附行为等 2、生物化学:如:酶、核酸、受体分析、荧光原位杂交、杂色体基因定位等,利用共聚焦技术可以取代传统的核酸印迹染交等技术,进行基因的表达检测,使基因的转录、翻译等检测变的更加简单、准确。3、药理学:如:药物对细胞的作用及其动力学;药物进入细胞的动态过程、定位分布及定量 4、生理学、发育生物学:如:膜受体、离子通道、离子含量、分布、动态;动物发育以及胚胎的形成,骨髓干细胞的分化行为;细胞膜电位的测量.荧光漂白恢复(FRAP)、荧光漂白丢失(FLIP)的测量等。 5、遗传学和组胚学:如:细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断; 6、神经生物学:如:神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递; 7、微生物学和寄生虫学:如:细菌、寄生虫形态结构; 8、病理学及病理学临床应用:如:活检标本的快速诊断、肿瘤诊断、自身免疫性疾病的诊断; 9、免疫学、环境医学和营养学。如:免疫荧光标记(单标、双标或三标)的定位,细胞膜受体或抗原的分布,微丝、微管的分布、两种或三种蛋白的共存与共定位、蛋白与细胞器的共定位;对活细胞中的蛋白质进行准确定位及动态观察可实时原位跟踪特定蛋白在细胞生长、分裂、分化过程中的时空表达,荧光能量共转移(FRET)。
[align=center][font='times new roman'][size=16px]激光扫描共聚焦显微镜的[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]检测[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]模式及其在生物医学领域的应用[/size][/font][/align][align=center][font='times new roman'][size=14px]吴晶[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px],刘皎[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][sup][size=14px], *[/size][/sup][/font][/align][align=center]1. [font='times new roman']北京大学医药卫生分析中心,北京,100191[/font][/align][font='times new roman'][/font][align=center][font='times new roman'][size=13px]* [/size][/font][font='times new roman']通讯作者[/font][/align][font='times new roman']摘要[/font][font='times new roman']由于激光扫描共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM)特有的分辨率和技术优势,使得其成为了生物学、医学及药学等领域重要的科研工具。本文结合[/font][font='times new roman']作[/font][font='times new roman']者所在的北京大学医药卫生分析中心共聚焦平台的工作经验,概述了CLSM适用的样本、[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式以及在生物医学领域的应用,以期为相关科研技术人员提供参考。[/font][font='times new roman']A[/font][font='times new roman']bstract[/font][font='times new roman']Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) has become an important scientific research tool in the fields of biology, medicine and pharmacy due to its unique resolution and technical advantages. Based on the author's work experience in the confocal [/font][font='times new roman']center[/font][font='times new roman'] of Peking University Medical and Health Analysis Center, this paper summarizes the applicable samples, detection modes and applications of CLSM in the biomedical field, in order to provide reference for related scientific researchers and technicians.[/font][font='times new roman']关键词[/font][font='times new roman']激光扫描共聚焦显微镜,[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式,应用[/font][font='times new roman']1 引言[/font][font='times new roman']从17世纪世界上第一台原始的光学显微镜问世以来,光学显微镜在20世纪经历了快速发展时期[1]。但由于普通的光学显微镜受光波衍射效应的限制,分辨率已接近理论极限值。因此,为改善成像质量,提高图像清晰度,从而提高显微镜的成像分辨率,人们采用增加物象与背景的反差来实现此目的[2]。激光扫描共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM)的诞生,在一定程度上实现了这一目的。1984年,Bio-Rad公司首次推出世界第一台商品化的CLSM,从此CLSM迅速发展成为现代生物医学等领域科研的有力工具,广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域。[/font][font='times new roman']伴随着光学、计算机等技术的迅速发展,CLSM的分辨率甚至可以突破光学极限(0.2μm),达到0.05μm甚至0.02μm。与分辨率可以达到0.2nm的电子显微镜相比,CLSM的优势是既可以用于固定样品的拍摄,还可以用于活细胞实验,比如观察在特定刺激下细胞某个结构或者荧光强度的变化等。同时还可以通过XYZ[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYT[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYλ[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYZT[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYλT等多种模式实现多维成像,亦可进行更复杂实验的拍摄,比如荧光共振能量转移([/font][font='times new roman']Fluorescence Resonance Energy Transfer, [/font][font='times new roman']FRET),荧光漂白恢复([/font][font='times new roman']Fluorecence Recovery After Photobleaching, [/font][font='times new roman']FRAP),荧光寿命成像([/font][font='times new roman']Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, [/font][font='times new roman']FLIM)[/font][font='times new roman'],荧光相关光谱/荧光互相关光谱(Fluorescence Correlation/Co-Correlation Spectroscopy, [/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']/FCCS)[/font][font='times new roman']等实验以满足对样品的定性、定量、定位、共定位等多维度多功能的研究。[/font][font='times new roman']本文拟通过按CLSM常见的[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式分别阐述其在生物医学领域的应用,以其为相关科研技术人员提供参考。[/font]2. [font='times new roman']CLSM适用的样本[/font][font='times new roman']CLSM适用的样本非常广泛,从液体、固体等形式的材料或制剂、细菌、培养的粘附细胞、悬浮细胞、细胞团、类器官、各种染色、非染色荧光标记的组织或组织切片、到各种动物(如模式动物线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠等),都可以通过搭载不同载物台进行测试。所有的样品都可以通过匹配不同的器皿(包括共聚焦专用小皿、玻片、transwell小室、孔板等等)和固定器(比如不同热台、孔板支架等)放置到载物台上进行测试。[/font]3. [font='times new roman']CLSM的[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式[/font]3.1 [font='times new roman']单一光切片模式(XY或XZ)[/font][font='times new roman']CLSM的最基本优势在于利用激光代替传统场光源,借助于激光扫描共聚焦显微镜的软件系统,CLSM可以实现点扫描、点探测,得到生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像,从而获得细胞/组织等光学切片的物理、生物化学特性及变化。也可以对所感兴趣的区域进行准确的定性、定量及定位分析。[/font][font='times new roman']CLSM特有的zoom功能,可以用来调节扫描区域的放大倍数。增加选定区域的zoom值,其图像会被放大。但zoom值会受吴晶分辨率的限制,一味的增大zoom值,不能得到相应的高清图像。因此,需根据实际情况参考piexl size进行设定。[/font]3.2 [font='times new roman']三维成像模式[/font]3.2.1 [font='times new roman']Z轴系列及三维成像模式,三维定位/图像重构[/font][font='times new roman']CLSM可对活的或固定的细胞及组织进行无损伤的系列光学切片,获得标本真正意义上的三维数据,这一功能被称为“细胞CT”:通过扫描振镜在X、Y方向的连续扫描,控制软件将扫描的像素点组成共聚焦图像,通过电动载物台沿Z轴方向的连续扫描,可获得样品不同层面连续的光切图像(xyz)。同理,通过沿Y轴方向连续扫描,可获得连续的xzy图像。再经计算机图像处理及三维重建软件,可产生生动逼真的动态效果。[/font]3.2.2 [font='times new roman']时间序列扫描模式(XYT)[/font][font='times new roman']共聚焦显微镜若按照一定的时间间隔、重复地采集样品内固定区域的荧光图像,并对其进行定位、定性及定量分析,则可实现对该样品的实时监测(XYT),此类实验可观察特异荧光探针标记的单个细胞不同部位或不同组织区域接受刺激后的整个变化过程,常用于对单个细胞内各种离子、膜电位、活性氧的比例及动态变化做实时定量分析,例如动态测定活细胞或组织内游离Ca[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]2+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、Mg[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]2+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、K[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、Na[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']等离子的分布和浓度的变化、活细胞内H[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']浓度的变化、细胞/线粒体膜电位,自由基等。当Y方向上的扫描行数设为1时,便可进入特殊的XT模式,在这种扫描模式下得到的图像,可以用来计算血流速度等。[/font]3.2.3 [font='times new roman']光谱扫描模式(XYλ/XYΛ/XZλ)[/font][font='times new roman']通常配置有可调节接受范围的检测器[/font][font='times new roman']的CLSM[/font][font='times new roman'],可以实现从400nm-800nm的发射波谱扫描。通过配置具有连续可调波长的白激光,CLSM还可以实现激发波谱扫描。[/font][font='times new roman']3.3四维成像模式(XYZT/XYλT/XYΛT)[/font][font='times new roman']基于[/font][font='times new roman']上述[/font][font='times new roman']三维成像[/font][font='times new roman']模式[/font][font='times new roman'],结合时间序列扫描,可以实现CLSM的四维成像。[/font][font='times new roman']3.4反射光/透射光/微分干涉(DIC)成像模式[3-4][/font][font='times new roman']反射光成像主要是指光源发出的光到达样品后发生反射,检测器将此反射光信号转化为电信号进而生成样品表面的图像。利用反射光成像,能够更好的获得样品的表面纹理等信息,是对荧光图像信息的进一步补充。[/font][font='times new roman']透射光成像技术是通过光源发出的光到达样品后,透过样品的光进入检测器生成光信号,再由检测器转变为电信号所形成的图像信息。透射光成像通常能够更好的呈现目标的外轮廓信息,亦是对荧光图像信息的进一步补充。[/font][font='times new roman']很多CLSM配置有DIC模式。与其他成像技术相比,DIC成像技术通过对光路中梯度变化的呈现,实现“伪立体”效果,如在梯度比较小的区域中,相对比较扁平的上皮细胞亦可以较好的实现“立体”结构,同时,由于DIC成像技术不存在相差成像等技术中出现的光晕,还可以利用这个特点检测到细胞表面分布着的细菌,这是很多成像技术所观察不到的。因此DIC成像技术的主要优势在于不需要对相差环和聚光镜遮挡等因素进行考虑,可以直接实现高数值孔径的物镜观察,即可以提高轴向分辨率,这在对分辨率要求十分高的实验中具有重要的应用价值。[/font][font='times new roman']3.6 特殊[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式[/font][font='times new roman']3.6.1 荧光漂白恢复(FRAP)[/font][font='times new roman'][5][/font][font='times new roman']FRAP技术由Axelrod等于20世纪70年代研发,指对细胞内的某一区域荧光漂白后,通过测定荧光分子的恢复速率,来研究活细胞中生物分子的动力学特征。[/font][font='times new roman']通过FRAP实验可以研究生物膜脂质分子的侧向扩散、细胞间的通讯、胞浆及细胞器内小分子物质转移性的观测、以及细胞骨架、核膜结构或大分子组装等。[/font][font='times new roman']3.6.2荧光能量共振转移(FRET)[/font][font='times new roman'][6][/font][font='times new roman']FRET是指两个荧光基团间能量通过偶极-偶极耦合作用以非辐射方式从供体传递给受体的现象。目前FRET技术可广泛用于单个固定细胞、亚细胞或活细胞原位生理环境下检测生物大分子的构象变化和分子间的直接相互作用,如检测配体-受体、蛋白分子共定位、转录机制、蛋白折叠以及蛋白质二聚化等,亦可用于检测酶活性变化、细胞凋亡以及膜蛋白的研究等。[/font][font='times new roman']在FRET体系中,常用的荧光能量供体、受体对主要有:CFP/YFP、BFP/RFP、CY3/CY5等。[/font][font='times new roman']进行FRET实验时,需要满足以下几个条件:① 所检测样品包含两个荧光分子,能量的提供者叫做供体,能量的接受者叫做受体;② 供体与受体的距离在[/font][font='times new roman']10[/font][font='times new roman']nm之间;③ 供体的发射波长与受体的激发波长一致。当供体的激发波长照射样品时,若没有FRET效应产生,只会检测到供体的发射光;反之,如果有FRET效应发生,则CLSM可检出供体发射的荧光减弱,而受体的发射光增强。[/font][font='times new roman']3.6.4 荧光寿命成像([/font][font='times new roman']FLIM[/font][font='times new roman'])[7][/font][font='times new roman']FLIM技术是研究细胞内生命活动状态的一种非常可靠的方法。荧光寿命是荧光团在返回基态之前处于激发态的平均时间,是荧光团的固有性质,因此其不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,且能区分荧光光谱非常接近的不同荧光团,故具有非常好的特异性和很高的灵敏度。此外,由于荧光分子的荧光寿命能十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用及能量转移,因此FLIM技术常被用来实现对微环境中许多生化参数的定量测量,如细胞中折射率、黏度、温度、pH值的分布和动力学变化等,这在生物医学研究中具有非常重要的意义。目前FLIM技术在细胞生物学中一些重要科学问题的研究、临床医学上一些重大疾病的诊断与治疗研究以及纳米材料的生物医学应用研究等方面均有广泛应用,并取得了许多利用传统的研究手段无法获取的数据。[/font][font='times new roman']3.6.5 荧光共振能量转移-荧光寿命成像(FRET- [/font][font='times new roman']FLIM[/font][font='times new roman'])[8][/font][font='times new roman']FRET本身不是一种成像技术,而是一个物理过程。传统的FRET过程分析通常是基于荧光强度成像来实现,分析的结果容易受光谱串扰的影响。而将FLIM技术应用于FRET过程分析,利用FLIM技术可定量测量这一优势,可非常灵敏地反映供体荧光分子与受体荧光分子之间的能量转移过程。当受体分子与供体之间的距离10nm时,供体的能量转移到受体,受体从基态发生能量跃迁,从而影响供体的荧光寿命。与没有受体分子的时候相比,发生FRET的供体分子的荧光寿命降低。因此,FRET-FLIM联合能够实时监测生物细胞中蛋白质的动态变化,如蛋白质折叠、分子间(蛋白-蛋白,蛋白-核酸)相互作用和细胞间信号分子传递、分子运输以及病理学研究等。[/font][font='times new roman']3.6.3 荧光相关光谱/荧光互相关光谱([/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']/FCCS)[9-12][/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']和FCCS都是在涨落光谱技术的基础上衍生而来的,通过检测某一微小区域内荧光信号的瞬时涨落变化,分析分子的密度、扩散以及分子之间的相互作用,是一种新兴的单分子检测技术。由于FCS/FCCS的高灵敏性可以用来检测生物系统中发生的小概率时间,因此此技术主要用于分子之间相互作用、活细胞分析、核酸分析、蛋白质的寡聚化、蛋白质的动力学研究以及纳米制剂粒径测量等研究,在检测物质浓度、扩散速度、分子结合速率等方面体现出巨大的优越性,亦可用于肿瘤的早期诊断以及高通量药物筛选等。[/font][font='times new roman']FCS技术,即在CLSM焦点的微小测量区域内,通过对荧光强度随时间变化的自发性波动分析和其时间函数自相关的分析,并通过计算机统计与拟合运算,在活细胞内单分子水平给出分子的扩散系数、分子数目、分子浓度及分子之间结合与分离状态等动力学参数的检测方法。其实质是监测带有荧光基团的物质在激光作用体积内的扩散情况,可揭示异质群体中的每个个体,并对各自的亚群进行鉴定、分类、定量比较,亦可对复杂的生化反应提供详细、确定的动力学参数。[/font][font='times new roman']发明FCS的最初目的是在生物系统中研究非常稀的样本浓度的化学动力学特征。随着探测手段、自相关电子学等方面的技术进步,FCS在生物化学中的研究和应用越来越广泛,如经典的细胞膜中脂质扩散研究就是通过CLSM整合了FCS技术后所取得的巨大进展。[/font][font='times new roman']FCCS技术,确切来说是FCS技术的一种延伸应用。其既保持了FCS技术的灵敏性,又可以解决FCS对两种粒子的扩散速度要有明显不同的要求(至少相差2倍,即二者质量差相差8倍)。该技术在实验中通常将两种粒子用不同的荧光进行标记,荧光分子被激发后,产生两种互不干扰的荧光信号,分别被两个独立的检测器探测,然后将探测到的信息进行交叉函数分析。如果分子间存在相互作用,那么两种不同的荧光信号将同时经过检测通道,这时两个检测器就会产生同步的信号波动,从而产生互相关信号;而当单色荧光分子独立在微区域内运动时,则不会产生互相关信号。这样,相互作用的荧光分子和独立运动的荧光分子就被区分开来。由于FCCS技术直接反映分子间的相互作用,而不像FRET技术那样受分子扩散或聚集的影响,因此在生物分子互作、蛋白寡聚化、酶活性研究领域中有重要的应用前景。[/font][font='times new roman']4 结论和展望[/font][font='times new roman']综上,CLSM应用灵活,具备多种检测[/font][font='times new roman']模式,适用于多种样本,[/font][font='times new roman']亦可[/font][font='times new roman']实现多种实验目的,如荧光的定量、定性、定位、共定位,动态荧光的测定等[/font][font='times new roman']。一些特殊的实验模式,将CLSM在生物医学领域的应用进一步扩大。通过[/font][font='times new roman']结合其他[/font][font='times new roman']技术[/font][font='times new roman'](多手段联合拓展[/font][font='times new roman'],如膜片钳、原子力显微镜、光电联用等[/font][font='times new roman'])[/font][font='times new roman'],CLSM必将成为[/font][font='times new roman']助力生物医学领域研究[/font][font='times new roman']的有力工具[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']参考文献[/font]1. [font='times new roman']黄德娟,浅谈显微镜的发展史及其在生物学中的用途。赤峰教育学院学报,2000,2:51-52[/font]2. [font='times new roman']肖艳梅,付道林,李安生,激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及其生物学应用。激光生物学报,1999,8(4):305-311[/font]3. [font='times new roman']弓宇, 郭英玲, 张枫, 刘红旗, 基于反射光和透射光成像的图像识别方法比较。机电产品开发与创新,2013,26(3):7-9[/font]4. [font='times new roman']虞兆芳, DIC成像技术的优势。求知导刊,2016,2:53[/font]5. [font='times new roman']隋鑫,满奕,张越,林金星,荆艳萍,荧光漂白恢复技术及其在生物膜系统研究中的应用。电子显微学报,2017,36(6):601-609[/font]6. [font='times new roman']肖忠新,张进禄,荧光共振能量转移技术在激光共聚焦显微镜中的应用。中国医学装备,2014,8(11):73-75[/font]7. [font='times new roman']刘雄波,林丹樱,吴茜茜,严伟,罗腾,杨志刚,屈军乐,荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展。物理学报,2018,67(17):178701-1-178701-14[/font]8. [font='times new roman']罗淋淋,牛敬敬,莫蓓莘,林丹樱,刘琳,荧光共振能量转移-荧光寿命显微成像(FRET-FLIM)技术在生命科学研究中的应用进展。光谱学与光谱分析,2021,41(4):1023-1031[/font]9. [font='times new roman']曲绍峰,林金星,李晓娟,FCS/FCCS技术及其在植物细胞生物学中的应用。电子显微学报,2014,33(5):461-468[/font]10. [font='times new roman']张普敦,任吉存,荧光相关光谱及其在单分子检测中的应用进展。分析化学,2005,33(6):875-880[/font]11. [font='times new roman']黄茹,周小明,荧光相关光谱在生物化学领域中的应用。激光生物学报,2013,22(4):289-293[/font]12. [font='times new roman']游俊,荧光相关光谱(FCS)在生物活细胞中的应用。湖北大学学报(自然科学版),2005,27(1):53-56[/font]
[b] [/b][color=windowtext][b] 扫描探针显微镜在纳米力学测试中的应用[/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b]一、什么是扫描探针显微镜[/b][/color][b] [color=windowtext] 扫描探针显微镜([/color][color=windowtext]Scanning Probe Microscope, SPM[/color][color=windowtext])是在扫描隧道显微镜基础上发展起来的各种新型探针显微镜的统称。是国际上近年发展起来的表面分析仪器,其分辨率高、实时、实空间、原为成像,对样品无特殊要求,可在大气、常温环境甚至溶液中成像,同时具备纳米操纵及加工功能等。广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域,并取得许多重要成果。[/color][color=windowtext] [/color][color=windowtext]二、扫描探针显微镜特点[/color]1、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]具有极高的分辨率[/color]2、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨三维图像。[/color]3、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]可以观察单个原子层的局部表面结构。而不是体相或整个表面的平均性质。[/color]4、 [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]使用环境宽松,可在大气、低温、常温、高温下工作。[/color] [/b][color=windowtext][b]三、扫描探针显微镜在纳米力学测试中原位成像的应用[/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b]下面以某系非晶材料为例,说一说扫描探针显微镜的具体应用[/b][/color][b] 1、 [color=windowtext]采用某公司超纳米压痕仪对非晶样品表面纳米压入[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b]压入参数:[/b][/color][b] [/b][table][tr][td][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]加载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]保载时间[/color][color=windowtext](S)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]卸载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]最大载荷([/color][color=windowtext]mN)[/color] [/b][/td][/tr][tr][td][b] [color=windowtext]点[/color][color=windowtext]1[/color] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]10[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]30[/b][/color][b] [/b][/td][/tr][/table][b] [color=windowtext]加卸载曲线[/color][color=windowtext]图[/color][color=windowtext]([/color][color=windowtext]一[/color][color=windowtext])[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,690,563]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_01_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][b][color=windowtext]通过[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像[/color][color=windowtext]图(二、三)[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,401,470]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_02_2224533_3.jpg[/img][img=,690,442]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300951_03_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [color=windowtext] SPM[/color][color=windowtext]原位成像压痕图明显看到三角形边出现似有规律性台阶堆积现象,然而加载曲线比较光滑,丝毫没有异像。于是通过改变在加载速率[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b]压入参数:[/b][/color][b] [/b][table][tr][td][b] [/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]加载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]保载时间[/color][color=windowtext](S)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]卸载速率[/color][color=windowtext](mN/min)[/color] [/b][/td][td][b] [color=windowtext]最大载荷([/color][color=windowtext]mN)[/color] [/b][/td][/tr][tr][td][b] [color=windowtext]点[/color][color=windowtext]2[/color] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]3[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]10[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]60[/b][/color][b] [/b][/td][td][b] [/b][color=windowtext][b]30[/b][/color][b] [/b][/td][/tr][/table][b] [color=windowtext]加载曲线[/color][color=windowtext]图(四)[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][img=,690,567]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300952_01_2224533_3.jpg[/img][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][b] [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像[/color][color=windowtext]图(五、六)[/color][img=,401,469]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300953_01_2224533_3.jpg[/img][img=,690,437]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709300953_02_2224533_3.jpg[/img][/b][color=windowtext][b] [/b][/color][b] [color=windowtext]四、结论[/color][color=windowtext] 图(五、六)图(二、三)现象基本一致,然而采用低速率的加载曲线,出现了明显小平台,在排除外界震动等因素的情况下,我认为在采用仪器压入法研究材料的纳米力学性能时,常规加载速率很可能由于仪器的灵敏度导致无法捕捉到更多的微观信息,如果没有借助[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]成像(为什么没有推荐扫描电镜的原因,因为扫描电镜属于二次电子成像,无法得到样品表面凹凸高度信息)很可能就发现不了非晶材料的这种滑移等微观信息,不能更深入的研究材料的纳米力学性能。这就是为什么在仪器压入法进行纳米力学性能测试的时候引入[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]原位成像技术。[/color] [color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]在纳米尺度上是人类观察、改造世界的一种新工具,目前被广发应用于教学、科研及工业领域,特别是半导体集成电路、光盘工业、胶体化学、医疗检测、存储磁盘、电池工业、光学晶体等领域;随着[/color][color=windowtext]SPM[/color][color=windowtext]的不断发展,它正在进入食品、石油、地质、矿产及计量领域。[/color][/b][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][b][/b][/color][color=windowtext][/color]
扫描探针显微镜废针的改造再利用及分辨率的提高前言:扫描探针显微镜(SPM)一般操作模式有轻敲模式,接触模式,非接触模式等。我们实验室一般采用接触和轻敲模式,由于这两种模式都会与样品有接触,这就不可避免的给探针尖端造成磨损使其变钝,由于针尖较粗,探针的侧面将先于针尖与样品发生接触,从而引起所成图像的失真,将导致扫描出来的图片有严重的“加宽效应”影响图像准确度,造成探针严重浪费增加检测成本。本人在一次做纳米颗粒搬迁实验的过程中,本来是想用探针去移动一个细小颗粒a,结果颗粒粘附到针尖上了,之后扫描出来的粉末颗粒尺寸明显变小,如下图(一)B图和C图作对比明显(框定区域为扫描区域)B图颗粒大于C图。通过这个现象,如果在磨损后的探针针尖上,堆积上一层金字塔形纳米级的金颗粒,会不会使磨损的探针针尖变得更加尖锐呢?如果可以的话以此①可以提高扫描样品时探针的分辨率②减小由于探针针尖不够尖锐带来的“加宽效应”③可以使磨损探针再利用减少耗材成本。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011628_480183_2224533_3.jpg图(一)原理:通过对钝探针针尖堆积纳米金颗粒使其变得尖锐,如图二http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011628_480184_2224533_3.jpg图(二)实验设备:BRUKER布鲁克公司的扫描探针显微镜,仪器型号:Nanoman VSLeica莱卡的高真空镀膜仪,型号:LEICA EM SCD 500 探针为多次使用后磨损严重的废针,如图三http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480185_2224533_3.jpg图(三)实验过程:选取一块玻璃片,取少量粉末颗粒分散在其上,然后在玻璃片上划一道刻痕做个标记。目的是为了保证整个扫描过程都能找到同一个区域同一个粉末上做比较,以次确保实验的有效性,如图四http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480186_2224533_3.jpg图(四)随机选取一颗探针,不做任何处理在标记处扫描图像。如下图五http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312020832_480224_2224533_3.jpg图(五)在图像里头随机选取两个粉末,上面颗粒命名为A,下面颗粒命名为B,进行测量其尺寸分别为A=163nm,B=204nm;如图五http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011629_480187_2224533_3.jpg图(六)取下探针放在另一快玻璃片上,然后放如高真空镀膜仪内,镀膜时间为20s。取出玻璃片拿下探针,可以明显看到玻璃片上探针放置处遮挡了玻璃片没有镀上膜的痕迹。如图六http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011630_480188_2224533_3.jpg图(七)装上探针,寻找到同一区域,同一粉末颗粒,仪器使用的扫描速率尺寸等条件不变。扫描后对颗粒测量A=127nm; B=172nm.如图七http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312011630_480189_2224533_3.jpg[
放大倍数是一个非常简单的概念,但是由于其自身的定义有时会产生混乱。这个博客的目的是澄清这个话题,并探讨其他可以更好地描述一个对象有多大的参数。第一个放大镜可以追溯到希腊时期,阿里斯托芬首先使用其描述了孩子们试图看到小细节的休闲活动。这是第一次“放大”这个词语出现在我们的语言中。随着时代的发展进步,人们在科学探索中对微观和纳米世界的兴趣呈指数级增长,从而需要量化放大倍数。 现代科学对于放大倍率的定义是两次测量之间的比率,这意味着需要两个对象来正确评估该值。第一个对象显然是样品,第二个是它的图片。事实上,虽然样品尺寸不变,但图片可以以任意大小打印。所以请允许我做一些计算: 这意味着如果我打印苹果照片时第一次打印时选择标准打印机的纸张,再次打印时选择用于覆盖建筑物的海报,则两次放大倍数值将发生显着变化。显微镜观察具有更科学严谨的例子:当存储样品的数字图像时,调整图像大小会导致放大倍数不再准确。因此,放大倍率是相对数量,在科学领域并没有实际用途。 科学家使用的是以下几个参数,描述实际成像区域的大小(视野 - 显微镜成像的区域)以及该图像的清晰度(分辨率)。放大公式也相应地改变:放大倍数=图像尺寸/实际样品尺寸。[align=center][img]http://www.gdkjfw.com/images/image/57181528960215.png[/img][/align] 如上,公式仍然是一个模糊的描述,并且没有考虑分辨率。这意味着将相同的图像缩放到较大的屏幕将导致放大倍数也会改变。视野定义为成像区域的大小,该值通常在几毫米(小飞虫)到几微米(小飞虫的的毛发)和几个纳米(外骨骼的分子宏观结构)之间。使用现代仪器,可以对几百皮米范围内的物体进行成像 - 这是原子的平均尺寸。 但是,我如何知道对样品进行成像需要的视野大小?这又是一个棘手的问题,但可以用一个例子很容易地回答。在与你最好的朋友的照片中,通常一个脸孔占据空间的5-10%。这已经足够让您识别图像中的人物。但是,如果你拍照的脸占据整个照片,你可以观察到脸上细小的细节,如头发,皮肤上的斑点和眼睛的颜色。 这意味着,例如,如果您有平均大小为1微米的颗粒,并且您想要对它们进行计数,则每个图像可以有20个颗粒,而不是一次成像一个颗粒来浪费时间。还考虑到颗粒之间的空白,25-30微米的视野对于这样的样品是足够的。另一方面,如果您的兴趣在于颗粒的结构,则需要特写,观察区域必须更接近2-3微米。 台式扫描电子显微镜正变得越来越受欢迎,因为它具有与高端光学显微镜相当的价格同时提供更多的选择,它的分辨率更高,并且可以与其他分析工具的集成来测量诸如表面粗糙度和元素组成等,这使得其成为最通用的[url=www.gdkjfw.com]成像仪器[/url]。
[color=red]资料包括:[/color]1 扫描电子显微镜: 介绍了采用半导体检测器、YA;检测器和鲁宾逊检测器等反射电子检测器,于,以低真空方式进行观察的低真空扫描电子显微镜及其在耐火材料上的应用例。2 扫描电子显微镜的应用3 扫描隧道显微镜在生物医学中的应用4 国内外扫描电镜发展的特点5 高性能多用途的扫描电子显微镜JSM—58006 常规扫描电子显微镜的特点和发展[url=http://www.instrument.com.cn/download/shtml/014678.shtml]下载资料[/url]这是《湖南冶金》杂志上的一篇文章,对我们搞电镜的很有用,等全文转载于此,希望对大家有用!并向作者张益谨、杨迈莉表示感谢![color=red][b]扫描电子显微镜的安装与验收[/b][/color][提要]本文对如何安装调试与验收扫描电子显微镜作了简单介绍,并以日立S—570型号为例,对验收技术指标、方法及误差计算进行了具体说图。随着我国科学技术与教育事业的发展,电子显微分析技术已在各个领域得到广泛的应用。现已有各种类型及规格近千台,其中半数以上为扫描电子显微镜。由于它具有制样简单,图象直观,且易掌握及理解等优点,因此,将有更多科研单位,高等院校及工厂实验宝购置这种先进仪器。这样,如何进行安装、调试及验收就成为很多人关心及要求了解的问题。一. 安装调试程序安装调试工作包括下述五个环节。1.安装前的准备 (1)安装条件:主要捡查水电供应,接地电阻,防震,防电磁干扰等条件是否满足仪器说明书的要求。可参阅《实验技术与管理》 (2)1986。(2)翻译说明书及操作人员的预先培训。 (3)安装调试除准备一套开箱、运输工具外,还要求准备下列仪器材料如示波器、数字万用表、电离真空计、超声波清洗器、恒温干燥箱、放大冲洗设备、化学药品(如酒精、丙酮)等等。
飞纳扫描电镜即将推出全球首款车载可移动的扫描电子显微镜,可以随时随地为用户现场做样品测试。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410171514_518808_2768404_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410171516_518809_2768404_3.jpg
请问发射环境扫描电子显微镜原理是什么?与发射扫描电子显微镜有什么区别?还有哪本书有发射环境扫描电子显微镜介绍吗?谢谢
我想问下大伙,有没有知道上海卓伦的扫描探针显微镜好用还是中科奥纳的扫描探针显微镜好用呢?另大家还有没有人知道国内有没有做得比较成熟的显微镜厂商呢?希望大家踊跃发言。
据国外媒体报道,来自美国康奈尔大学和波士顿大学的科学家近日称,他们最近开发出一种新技术,能够让扫描隧道显微镜(STM)成像速度加快100倍,可以清晰地观测到原子的细微变化情况。 这是一个简单的改动,其原理基于目前在纳米电子学中应用的一种测量方法,却使得扫描隧道显微镜(STM)拥有了新的能力--包括感应单个原子大小的小点的温度,以及探测精确到0.00000000000001米(这是比原子直径小3万分之一的距离)的微型变化。扫描隧道显微镜是根据量子力学中的隧道效应原理,通过探测固体表面原子中电子的隧道电流来分辨固体表面形貌的新型显微装置。1981年,世界上第一台具有原子分辨率的扫描隧道显微镜诞生后,人类实现了从半导体技术到纳米电子学等许多领域的重大发现。 然而,由于电流可以在十亿分之一秒中发生变化,因此扫描隧道显微镜的测量速度极其缓慢。而且限制因素并不仅仅在于信号方面,还在于信号分析中涉及的基本电子学。理论上,扫描隧道显微镜可以跟电子通过隧道一样迅速地收集数据——以一千兆赫的速率(每秒10亿周波)。然而,典型扫描隧道显微镜的运行速度常常因电线中的电容或储能电容器的限制而减慢至1千赫(每秒1000周波),而这些电线正是其读出电路系统的组成部分。 为此,研究人员们曾尝试过许多复杂的补救方法。康奈尔大学物理学副教授舒瓦布表示,不料最后的解决方法竟是惊人的简单。研究人员表示,通过增加一个额外的射频波源,并通过一个简单的网络向扫描隧道显微镜发送一个波,然后就可以依据返回至射频波源的波的特点,探测隧道接口(即探针和固体表面之间的距离)的电阻。这项技术被称为反射计,它使用标准的电线作为高频波的通道,这种高频波不会受电线电容的限制而减速。 该装置还为原子分辨率温度测量法和运动探测法提供了可能,可以用来测量比原子小3万倍距离的运动。舒瓦布说:“频率的基本极限与人们的操作之间有6个量级。有了射频配合,速度就可以增加100到1000倍,希望能或多或少得到些视频图像。有了这个技术,我们就可以用扫描隧道显微镜来进行许多物理实验。我坚信,10年后将出现一大批射频-扫描隧道显微镜,被用来进行各种各样的实验。”(
【英文篇名】 The introduction of Scanning Probe Microscope and its application in optical disc R&D 【作者】 李伟权 【作者单位】 光盘及其应用国家工程研究中心 【刊名】 记录媒体技术 , China Mediatech, 编辑部邮箱 2004年 04期 期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊 【摘要】 本文简要介绍了扫描探针显微镜的原理和技术特点,并详细地阐述了它在光盘研究与开发中的应用。一、扫描探针显微镜扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope),简称SPM。SPM技术是80年代发展起来的一种突破性的 【英文摘要】 The principle and technical features of Scanning Probe Microscope are introduced. Its application in R&D of optical disc is also illustrated in detail. 【DOI】 cnki:ISSN:1672-1268.0.2004-04-013 [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=98699]扫描探针显微镜及其在光盘开发中的应用[/url]
现在扫描电子显微镜单位种类太多,有没有比较权威的文章,给予分类.
扫描探针显微镜同其它的显微镜相比,历史比较短,只有20年的时间,大家了解的少一些,这个版也相对冷清了一些,但是发展相当迅速,大有取代SEM的趋势(大胆!^_^)。希望大家多发贴,发贴的内容主要集中在以下方面:1. 扫描隧道显微镜(STM)的构造、原理;2. 原子力显微镜(AFM)的构造、原理;3. 其它扫描探针显微镜,如MFM,EFM,LFM等的结构和原理;4.扫描探针显微镜的各种成像模式:如接触模式,轻敲模式,非接触模式以及相位成像模式等等;5.扫描探针显微镜的各种模式的技巧;6.各类扫描探针显微镜在各个方面的应用:物理,化学,材料,生物等等,包括各种制样技术;7.纳米蚀刻,纳米操纵等等;8.扫描探针显微镜的发展方向。 欢迎补充!欢迎交流![em61] [em61] [em61] [em61] [em61]
植物中某些组织在发育早期非常的小,肉眼无法辨别它的表面结构,一般的光学显微镜也无法满足观察需求,这个时候就需要高分辨率的扫描电子显微镜来帮助植物科研工作者来揭开这些微小组织器官的面纱,把真实表面结构展现给大家。扫描电子显微镜是怎样的工作原理,和其他显微镜的差别在哪里,它为何能有如此高的“分辨率”呢?这些都得从他的工作原理说起。扫描电子扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope),简写为SEM,它是由电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术等共同组成。在加速高压作用下,由电子枪发射的电子经电子光学系统(由聚光镜和物镜组成)聚集成束照射到样品表面,对样品进行逐行扫描,从样品表面反射出多种电子,包括二次电子、饿歇电子、反射电子、X射线等,其中二次电子为SEM主要采集信号,通过检出器采集,再经视频放大形成图象信号,经显示器显示成直观的图象信息。相对于光学显微镜而言,SEM具有放大倍数高、分辨率高、成像清晰、立体感强、样品制备简单等诸多优点。1938年第一部扫描电子显微镜就研发成功了,不过直到1965年第一部商用SEM才出现。现在,扫描电子显微镜在植物方面可以对分阶段连续取得的样品进行细胞发生和发育学方面的微观动态研究。除了在植物方面应用,SEM还被广泛应用与动物、医学、化学、物理、地质、机械等多个行业。不少研究者和厂家从二次电子图像分辨率,放大倍数,适用性等方面努力提高SEM的性能,满足人们对SEM的需求。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507121833_555080_3023439_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507121834_555081_3023439_3.jpg
加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员们最近开发出一种新的手机附件设备,能将任何智能手机变成一款DNA扫描荧光显微镜。这项创新可望对于医疗诊断带来深远影响,并再次展现如何有效利用智能手机来降低医疗成本,以及为开发中国家带来先进的医疗诊断技术。 这款智能手机的附件包括一个外部透镜、薄膜干涉滤光器、可微调的微型楔形榫头支架,以及雷射二极管,全部封装在一个以3D打印的小型方盒中,并整合成一款手持式荧光显微镜。 “DNA单分子在拉长时的宽度约2nm,”UCLA霍华德.休斯医学院(HHMI)教授Aydogan Ozcan表示,“以透视来看,它使DNA较人的发丝还细约50,000倍。目前,为单个DNA分子进行成像需要昂贵又庞大的光学显微镜工具,使其几乎仅限于先进的实验室设置才能进行。相形之下,这款适用于个人手机的附件设备显然就没那么昂贵了。” 虽然其他“智能手机变身显微镜”的设备也能够成像出较大规模的对象,例如细胞;但是,Ozcan的研究团队最新开发出的这款智能手机光学附件,则是首款可成像DNA单分子纤薄链以及调整其大小的设备。 该设备主要用于远程的实验室设置,以诊断不同类型的癌症与神经系统疾病,例如阿尔兹海默症(Alzheimer),以及侦测传染病的抗药性。为了利用手机上的相机,首先必须以荧光标记隔绝以及标示所需的DNA。Ozcan表示,如今,这种实验室程序已经能在偏远地区以及资源有限的环境下进行了。 为了扫描DNA,研究团队开发出可执行在同一支智能手机上的运算接口,以及一款Windows智能应用程序。扫描后的信息可被传送至远程Ozcan实验室中的服务器,然后测量DNA分子长度。在联机可靠可情况下,完整的数据处理过程只需要10秒钟的时间。
本单位是一理化测试中心,现用日本电子840型扫描电子显微镜已无法满足使用要求,经上级单位批准欲购置一台扫描电子显微镜,基本要求如下:图象清晰,操作简单,售后服务好。扫描电镜+EDS能谱+3年耗材总价格约20-30万美金
山东大学从美国维柯公司DI分部购进扫描探针显微镜一套,该设备是属于多功能配套设备。它包含如下功能:①原子力显微镜;②隧道力显微镜;③电力显微镜;④磁力显微镜;⑤摩擦力显微镜。工作模式可分为:接触式,非接触式,敲打式,力调制等。功能之全是国际上一流的。为此,山东大学于2001年9月9日派遣任可、刘宜华、孙大亮三人赴美国圣巴巴拉市维柯公司DI分部接受培训(扫描探针显微镜生产厂家为美国、、、、、、、
[b][color=#000000]扫描电子显微镜价格[/color][/b][color=#000000]扫描电子显微镜的价格?这个是很多科研人关心的问题之一,我们想知道电子显微镜多少钱(大概一个范围);其实,我们知道显微镜的价格是不便宜的,基本的一个范围就是30-100万,特别是高端的扫描电子显微镜价格200-300万也是什么不可能的事。下面小冉就给大家说说扫描显微镜的工作原理和价格以及其用途,给大家做一个了解和参考![/color][color=#000000][/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,400,412]http://www.gdkjfw.com/images/image/99161528266162.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000] [/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜多少钱?[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000] FEI Inspect S50扫描电子显微镜参考成交价格:200万元[/color][color=#000000] FEI Inspect F50场发射扫描电子显微镜参考成交价格:300万元[/color][color=#000000] FEI Quanta 650 FEG环境扫描电镜参考成交价格:43万元[/color][color=#000000] FEI Quanta 250环境扫描电子显微镜参考成交价格:200万元[/color][color=#000000] FEI Magellan 400L XHR场发射扫描电子显微镜参考成交价格:200万元[/color][color=#000000] 注:价格来源于网络,仅供参考[/color][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000] [/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜结构图[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][align=center][color=#000000][b][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,350,456]http://www.gdkjfw.com/images/image/28441528266163.jpg[/img][/color][/b][/color][/align][align=center][color=#000000]扫描电子显微镜结构图[/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000] [/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜工作原理[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000] 扫描电子显微镜可粗略分为镜体和电源电路系统两部分。镜体部分由电子光学系统(包括电子枪、扫描线圈等)、试样室、检测器以及真空抽气系统组成[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,454,389]http://www.gdkjfw.com/images/image/24361528266163.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#000000]扫描电子显微镜原理图[/color][/align][color=#000000] 从图可以看出,由三极电子枪所发射出来的电子束(一般为50μm),[/color][color=#000000] 在加速电压的作用下(2~30kV),经过三个电磁透镜(或两个电磁透镜),汇聚成一个细小到5nm的电子探针,在末级透镜上部扫描线圈的作用下,使电子探针在试样表面做光栅状扫描(光栅线条数目取决于行扫描和帧扫描速度)。由于高能电子与物质的相互作用,结果在试样上产生各种信息如二次电子、背反射电子、俄歇电子、X射线、阴极发光、吸收电子和透射电子等。因为从试样中所得到各种信息的强度和分布各自同试样表面形貌、成分、晶体取向、以及表面状态的一些物理性质(如电性质、磁性质等)等因素有关,因此,通过接收和处理这些信息,就可以获得表征试样形貌的扫描电子像,或进行晶体学分析或成分分析。[/color][color=#000000] 为了获得扫描电子像,通常是用探测器把来自试样表面的信息接收,再经过[/color][color=#000000] 信号处理系统和放大系统变成信号电压,最后输送到显像管的栅极,用来调制显像管的亮度。因为在显像管中的电子束和镜筒中的电子束是同步扫描的,其亮度是由试样所发回的信息的强度来调制,因而可以得到一个反映试样表面状况的扫描电子像,其放大系数定义为显像管中电子束在荧光屏上扫描振幅和镜筒电子束在试样上扫描振幅的比值,即[/color][color=#000000] M=L/l=L/2Dγ[/color][color=#000000] 式中M-放大系数;[/color][color=#000000] L-显像管的荧光屏尺寸;[/color][color=#000000] l-电子束在试样上扫描距离,它等于2Dγ,其中D是扫描电子显微镜的工[/color][color=#000000] 作距离;[/color][color=#000000] 2γ-镜筒中电子束的扫描角。[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,400,363]http://www.gdkjfw.com/images/image/56411528266163.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000] [/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜用途[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000] 最基本的功能是对各种固体样品表面进行高分辨形貌观察。大景深图像是扫描电子显微镜观察的特色,例如:生物学,植物学,地质学,冶金学等等。观察可以是一个样品的表面,也可以是一个切开的面,或是一个断面。冶金学家已兴奋地直接看到原始的或磨损的表面。可以很方便地研究氧化物表面,晶体的生长或腐蚀的缺陷。它一方面可更直接地检查纸,纺织品,自然的或制备过的木头的细微结构,生物学家可用它研究小的易碎样品的结构。例如:花粉颗粒,硅藻和昆虫。另一方面,它可以拍出与样品表面相应的立体感强的照片。[/color][color=#000000] 在扫描电子显微镜应用中,很多集中在半导体器件和集成电路方面,它可以很详细地检查器件工作时局部表面电压变化的实际情况,这是因为这种变化会带来象的反差的变化。焊接开裂和腐蚀表面的细节或相互关系可以很容易地观察到。利用束感生电流,可以观测半导体P—N结内部缺陷。[/color][color=#000000] 电子束与样品作用区内,还发射与样品物质其他性质有关信号。例如:与样品化学成分分布相关的,背散射电子,特征X射线,俄歇电子,阴极荧光,样品吸收电流等;与样品晶体结构相关的,背散射电子衍射现象的探测;与半导体材料电学性能相关的,二次电子信号、电子束感生电流信号;在观察薄样品时产生的透射电子信号等。目前分别有商品化的探测器和装置可安装在扫描电子显微镜样品分析室,用于探测和定性定量分析样品物质的相关信息。[/color][color=#000000] 扫描电子显微镜对于固体材料的研究应用非常广泛,没有任何一种仪器能够和其相提并论。对于固体材料的全面特征的描述,扫描电子显微镜是至关重要的。[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,446,310]http://www.gdkjfw.com/images/image/52861528266163.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000] [/color][b][color=#000000] 扫描电子显微镜功能[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000] 1、扫描电子显微镜追求固体物质高分辨的形貌,形态图像(二次电子探测器SEI)-形貌分析(表面几何形态,形状,尺寸)[/color][color=#000000] 2、显示化学成分的空间变化,基于化学成分的相鉴定---化学成分像分布,微区化学成分分析[/color][color=#000000] 1)用x射线能谱仪或波谱(EDSorWDS)采集特征x射线信号,生成与样品形貌相对应的,元素面分布图或者进行定点化学成分定性定量分析,相鉴定。[/color][color=#000000] 2)利用背散射电子BSE)基于平均原子序数(一般和相对密度相关)反差,生成化学成分相的分布图像;[/color][color=#000000] 3)利用阴极荧光,基于某些痕量元素(如过渡金属元素,稀土元素等)受电子束激发的光强反差,生成的痕量元素分布图像。[/color][color=#000000] 4)利用样品电流,基于平均原子序数反差,生成的化学成分相的分布图像,该图像与背散射电子图像亮暗相反。[/color][color=#000000] 5)利用俄歇电子,对样品物质表面1nm表层进行化学元素分布的定性定理分析,[/color][color=#000000] 3、在半导体器件(IC)研究中的特殊应用:[/color][color=#000000] 1)利用电子束感生电流EBIC进行成像,可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究[/color][color=#000000] 2)利用样品电流成像,结果可显示电路中金属层的开、短路,因此电阻衬度像经常用来检查金属布线层、多晶连线层、金属到硅的测试图形和薄膜电阻的导电形式。[/color][color=#000000] 3)利用二次电子电位反差像,反映了样品表面的电位,从它上面可以看出样品表面各处电位的高低及分布情况,特别是对于器件的隐开路或隐短路部位的确定尤为方便。[/color][color=#000000] 4、利用背散射电子衍射信号对样品物质进行晶体结构(原子在晶体中的排列方式),晶体取向分布分析,基于晶体结构的相鉴定。[/color][color=#000000] 扫描电子显微镜对科学研究与企业生产都有巨大的作用,在新型陶瓷材料显微分析中也有广泛的应用。上文就是小编整理的扫描电子显微镜的工作原理和应用介绍,在这方面有兴趣的朋友可以做进一步的深入研究。[/color]
扫描隧道显微镜的简介自1993年Ruska和Knoll等人在柏林制成第一台电子显微镜后,已有许多用于表面结构分析的现代仪器问世.1982年,国际商业机器公司苏黎世实验室的Gerd Bining博士和Heinrich Rohrer博士及其同事们,研制成功了世界第一台新型表面分析仪器--扫描隧道显微镜(Scanning Twnneling Microscope,以下简称STM).它的出现,使人类能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着广阔的应用前景,被国际科学界公认为80年代世界十大科技成就之一.1986年为表彰STM的发明者,授予他们诺贝尔物理学奖.STM的基本原理是利用量子力学里的隧道效应。原理图可以简单的描述如下:探针与样品不接触,它们之间有一个势垒,因为有隧道效应,电子有一定几率穿过势垒形成电流。探针与样品之间的距离远,势垒就大,隧道电流就小,电流的大小转化为空间尺度,利用电脑分析就可以得到样品表面的图像。扫描探针一般采用直径小于1nm的细金属丝,被观测样品应具有一定导电性方可产生隧道电流.1 隧道效应理论及有关概念1.1 隧道效应理论 在量子力学中,隧道效应是粒子波动性的直接结果.当一个粒子进入一个势 垒中,势垒势能比粒子动能大时,粒子越过壁垒区出现在势垒另一边的几率为P.设Φ为矩形势垒的高度,E为粒子动能,该粒子穿透厚度为z的势垒区几率P为 P∝e-λkz. (1)其中 ,m为粒子的质量. 基于Bardeen隧道电流理论,隧道电流公式为 I=(e/h)∑f(Eμ),(2)其中f(E)是费米分布函数;U是所加偏压;Mμ,ν是探针的Ψμ态与表面Ψν态间的隧道矩阵元;Eμ是无隧穿情况下Ψμ的能量.Bardeen给出了计算矩阵元Mμ,ν的表达式: Mμ,ν=(h2/8mπ2)∫dS(Ψμ*Ψν-ΨνΨμ*). (3)1.2 针尖-样品表面作用模型对针尖的微观结构目前并不清楚,在这里我们采用Tersoff等人的处理方法,即将针尖的最接近样品出定义为局部球形势阱,如下图:R是针尖的局部曲率半径。区域曲面中心在ro处,d是距样品表面最近的距离。在感兴趣的区域,针尖的波函数可取将近球形式,即 (4)其中 是探针体积,假设针尖的功函数Φ与样品表面的功函数相等。参数 由针尖的几何形貌、电子结构细节及针尖-真空边界条件决定。如果针尖与样品表面距离不是非常近,而偏压又很小时,隧道哈密顿方法可以用来描述这种隧穿过程.采用独立粒子模型,隧道电流I可近似表示为 I=(e/h)∫dEA(R,E,E+eU), (4) A(R,E,E′)=∫ΩΤdρ∫ΩΤdρ′UT(ρ)UT(ρ′)gS(ρ+R,ρ′+R,E)gT(ρ′,ρ,E′), (5)其中gS和gT是样品表面和针尖的格林函数的虚部,其表达式为 gS(r,r′;E)≌∑Ψμ(r)Ψμ*(r′)δ(E-Eμ),(6) gT(r,r′;E)≌∑Ψν(r)Ψν*(r′)δ(E-Eν).(7)(5)式的积分遍及针尖的体积ΩΤ;ρ和ρ′是由固定点R处到针尖表面的极坐标;R表示针尖到样品表面的相对位置;U(ρ)表示针尖的势Ψμ;E(Ψμ,Eμ)为样品(针尖)的本征波函数及本征能量.
扫描电子显微镜带您领略奇妙的人体世界,让你切身体验到扫描电子显微镜的非凡影响力。而下面的显微图片主要是展示了人类头发、肺癌细胞、小肠绒毛、精子及卵子等的情况。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316140903937.jpg[/IMG]图1:肺气泡这张彩色图片显示的是人类肺部内表面。图中的洞穴是肺气泡,这里是血液交换气体的地方。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316140348406.jpg[/IMG]图2:肺癌细胞这张异常的肺癌细胞图与上面的健康肺部图片形成鲜明对比。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316141039640.jpg[/IMG]图3:头发分叉经常修剪和良好的护理,可避免像这张图片上出现发梢分叉的现象。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316141159781.jpg[/IMG]图4:小肠绒毛小肠绒毛增加了小肠的表面积,有助于营养吸收。通过仔细观察,你可能会在图中找到一些粘贴在小肠上的饭渣。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316141404015.jpg[/IMG]图5:卵子表面的精子这张图片上显示的是大量精子正在争先恐后地给卵子受精。[IMG]http://www.mshot.cn/UserData/3693/images/090316142327374.jpg[/IMG]图6:人类胚胎和精子这看起来像个战事不断的世界,但事实上它是一个受精5天后的卵子,一些精细胞仍粘贴在它表面。这张色彩艳丽的美丽图片,是利用共聚焦显微镜拍摄的。胚胎和精细胞核呈紫色,而精子的尾巴是绿色。蓝色区域是缝隙连接(gap junction),它们把细胞彼此联系在一起。
1.功能扫描隧道显微镜STM 原子力显微镜AFM自动进针功能 真三维图形处理功能深度和宽度定标功能自动保存扫描参数WINDOWS 9X操作系统的控制软件2.特点整机自动化自动记录参数图象数据定标配图象处理软件3.技术指标分辨率 横向:≥0.1nm 纵向:≥0.01nm;扫描范围 3μm×3μm;18μm×18μm;扫描频率 1Hz~100Hz步进电机及丝杠控制 10nm精度光栅扫描旋转角度 0~360º样品台大小 10x10x10mmD/A精度:16bit,32通道;A/D精度:16bit,10通道偏置电压 0~10V隧道电流预置 0.5nA~10nA图像分辨率 512×512灰度等级 256计算机 优于P42.0G/256M/40G4.整套仪器的其他附件、连接电缆、软件确保仪器正常操作和日常维护,满足基本功能和以上技术参数。
1700次,H指数 为18.【会议简介】电化学应用与日常生活和前沿研发的很多领域都有着紧密联系,比如在新能源开发,生物电分析,材料合成,表面保护等。 宏观的电化学反应是电极表面的混杂异构的平均结果, 包含了来自不同反应位点,晶面多向属性以及不同的表面缺陷的平均响应。 这些微观尺度的多样性源取决于材料在纳米尺度下结构,力学,电学以及电化学特性的不均一性。现代电极材料的结构工程正是希望能够在纳米尺度对这些特性进行可控剪裁和加工。在这种情况下,原位和微区电分析技术研究纳米尺度的表面反应是不可或缺的。 为了适应今天这些高度跨学科的研究需要, 能够在原位电化学过程中同时获取相关微观多维信息的技术是科学工作者和工程师们一直的追求。本次报告介绍了布鲁克(Bruker)最新开发,批量制备,高质,稳定且使用便捷的扫描电化学(SECM)纳米电极探针。这些纳米电极探针的特征尺度大约为50 nm。这些探针被用于结合了峰值力轻敲成像模式的原子力显微镜(AFM)平台,也就是布鲁克最近推出的峰值力轻敲扫描电化学显微镜技术。这项技术能够实时的提供空间分辨率高于100 nm的电化学形貌图,以及其他同时获取的高分辨的AFM信息,比如表面形貌图,电学图以及力学图。 另外,这些探针也可以跟布鲁克高带宽的电学模块结合,使得液下纳米电分析成像成为可能。在这次报告,我们也将通过具体例子介绍这项技术在多个领域的应用。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件:只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名截止时间:2016-11-09 8:003、报名参会:http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/1979http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/09/201609271113_612273_2507958_3.jpg扫描二维码,报名参会4、报名及参会咨询:QQ群—290101720,扫码入群“大讲堂”http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669143_2507958_3.gif