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降低干扰,获得更高分辨率的电子显微镜成像

关键词:电子显微镜成像主动式消磁系统

时间:2019-10-30 10:23:54      来源:北京大学案例研究

日常设备(如电梯和地铁)产生的磁场会影响研究人员使用电子显微镜收集图像的质量。科学家们使用主动式消磁系统来解决这一问题,以提高电子显微镜的性能,进而提高图像分辨率。最近,中国北京大学的研究人员安装了一台主动式消磁系统,用于克服外部干扰造成的图像失真。

日常设备(如电梯和地铁)产生的磁场会影响研究人员使用电子显微镜收集图像的质量。科学家们使用主动式消磁系统来解决这一问题,以提高电子显微镜的性能,进而提高图像分辨率。最近,中国北京大学的研究人员安装了一台主动式消磁系统,用于克服外部干扰造成的图像失真。


鞠晶博士(右)和同事,北京大学SEM实验室

电子显微学是一种功能强大却非常敏感的技术,用于冶金学、化学和生物学等众多技术学科研究,也是了解细胞、材料和纳米颗粒复杂结构的必备条件。然而,日常电子设备产生的周围磁场干扰会影响电子显微镜的分辨率,降低所获得图像的质量。这些精密显微镜的用户通常会求助于主动式消磁系统,该系统能够大幅减弱AC和DC磁场以克服这些问题。中国北京大学化学与分子工程学院研究员鞠晶博士解释说:“我的实验室是学校公共测试平台,扫描电子显微镜(SEM)协助很多部门和研究课题组开展一系列研究项目,从研究细菌和材料到分析纳米颗粒晶体结构。对于SEM,我们需要干扰最小的极高分辨率图像(通常将样品放大200,000倍以上)。”

“我们的实验室位于一栋历史在三十年以上的建筑物中,不幸的是,附近有一个大型配电柜,发射AC干扰;100米外还有地铁,产生高水平的DC磁场和振动导致的噪声。这种程度的干扰会使显微镜的电子束偏转,造成图像失真。我们的SEM系统所需的理想操作环境是外部磁场小于1毫高斯,但实测的z方向DC磁场为19毫高斯,且x方向AC磁场大于21毫高斯。我们实验室内的AC和DC磁场都会经常超出SEM系统要求的范围,因此我们探索使用消磁系统,通过产生几乎相等的反方向磁場来稳定环境磁场以抵抗外部因素干扰, 提升图像质量。”

“我们在2014年左右开始使用SEM,但直到最近我们才了解到了用于消除预期外信号的各种选项。在与当地的先进实验室设备供应商勀杰科技有限公司讨论后,他们
建议我们尝试使用Spicer的一款系统,该公司还为我们进行了消磁设备的现场演示,我们对仪器的效率印象深刻。在2018年初,我们购买了Spicer的SC24消磁系统,并对所处理图片的质量提高感到惊讶。事实上,我们现在可以达到300,000x的放大倍数,这是分辨率的巨大提升。 SC24的动态特性意味着它可以在100微秒内检测到磁场的变化并做出反应,确保快速抵消任何干扰,对于这样一个繁忙的实验室来说是非常重要的。”

“当地的供应商协助安装了SC24系统,我们学习了如何维护设备,即使对于经验极少的人来说也非常简单。每当我们需要支持时,公司随时都可以通过电话或电子邮件回答任何问题,并为我们的问题提供解决方案,问题总能很快解决。我们计划近期将SEM移到新的场地,将使用该公司的咨询服务协助调研新环境,以便检测任何可能的干扰源并确认新地点是否合适。我们对消磁系统的性能以及我们所获得的支持感到非常满意,并期待未来继续与Spicer仪器合作” 鞠晶总结道。”

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