Aplicaciones

Temperatura Los requisitos de temperatura para los microscopios Eelectron M no son particularmente altos. Normalmente, temperaturas de alrededor de 26 grados centígrados en verano y 20 grados centígrados en invierno son aceptables para el confort y la eficiencia energética. Sin embargo, la tasa de cambio de temperatura es importante; los requisitos comunes son ≤0,5 °C/3 minutos o ≤0,5 °C/5 minutos. Los sistemas de aire acondicionado central de buena calidad generalmente pueden cumplir con estos requisitos. Por ejemplo, una marca conocida de aire acondicionado split tiene un ciclo de cuatro minutos con fluctuaciones de temperatura de alrededor de 1 grado centígrado. El uso de sistemas de aire acondicionado de precisión generalmente no ofrece beneficios significativos en términos de precio, costos de mantenimiento y aplicabilidad. En la práctica, los microscopios Hde alta precisión Eelectrónicos M tienden a ser voluminosos y a tener mayores capacidades caloríficas. Mientras la variación de temperatura dentro de la habitación no sea significativa, es poco probable que pequeñas fluctuaciones dentro de un período corto tengan un impacto perceptible. Es importante evitar temperaturas excesivamente bajas en la sala del microscopio electrónico para evitar la condensación y el goteo de agua en las tuberías de agua de refrigeración, tuberías de nitrógeno líquido y matraces Dewar. Por ejemplo, hubo un caso en el que una placa de circuito espectroscópica antigua colocada incorrectamente debajo de un matraz Dewar de nitrógeno líquido se dañó debido al goteo de condensación. Con respecto a las salas de equipos auxiliares, como las que albergan tanques de agua de refrigeración por circulación, compresores de aire, unidades de suministro de energía ininterrumpida (UPS) y bombas de vacío, es necesario calcular la capacidad requerida del sistema de aire acondicionado en función de la disipación de calor proporcionada. en las especificaciones del equipo. Si la temperatura en la sala de equipos auxiliares es demasiado alta, puede reducir la eficiencia de enfriamiento del tanque de agua de refrigeración de circulación y aumentar la deriva térmica de las lentes. Por lo tanto, se recomienda mantener la temperatura en la sala de equipos auxiliares por debajo de 35 grados Celsius durante todo el año. Hhumedad Las muestras congeladas tienen requisitos de humedad elevados y algunos usuarios prefieren una humedad relativa inferior al 25 %. Sin embargo, una humedad extremadamente baja puede provocar descargas electrostáticas. Para solucionar este problema, la máquina de preparación de fracturas por congelación se puede acercar al Microscopio electrónico para minimizar el tiempo de exposición de las muestras congeladas, reduciendo así los requisitos de humedad. Por lo general, una humedad relativa inferior al 65% es suficiente para la sala del microscopio electrónico, lo cual es un requisito relativamente bajo que la mayoría de los sistemas de aire acondicionado pueden cumpli...

Como es bien sabido, los equipos eléctricos requieren conexión a tierra para su protección. La carcasa exterior o las partes metálicas expuestas de varios dispositivos deben conectarse directamente a tierra para garantizar que, en caso de cortocircuito o fuga, el voltaje en la carcasa o las piezas metálicas expuestas permanezca dentro de un rango seguro para el contacto humano (el La norma de seguridad actual especifica un voltaje que no excede los 24 V), garantizando así la seguridad personal. Los Mmicroscopios electrónicos no son una excepción y también requieren conexión a tierra por motivos de seguridad. En caso de una fuga en el sistema, se proporciona una ruta de descarga para garantizar la seguridad de los operadores o del personal de mantenimiento. Sin embargo, existe un requisito especial para los microscopios Eelectrones M. El cable de conexión a tierra del microscopio electrónico sirve como punto de referencia común de "potencial cero" para varios subsistemas dentro del microscopio electrónico (como detectores, amplificadores de procesamiento de señales, control del haz de electrones, etc.), y el voltaje debe ser estable a potencial cero. En teoría, el cable de tierra es un punto de referencia con voltaje cero. Sin embargo, en la práctica, cuando hay una corriente en el circuito de puesta a tierra (esta corriente generalmente se denomina corriente de fuga o corriente de tierra, que es la suma vectorial de las corrientes de fuga generadas por varios equipos eléctricos), cualquier terminal de puesta a tierra en el circuito de puesta a tierra El circuito tendrá un voltaje de tierra (debido a que la resistencia a tierra de cualquier cable de tierra, aunque pequeña, no puede ser cero, de acuerdo con la ley de Ohm V = IR, el voltaje de tierra V no será cero cuando la corriente de fuga I sea distinta de cero). Aunque este voltaje de tierra suele ser insignificante, para Eelectrones Mmicroscopios que a menudo necesitan ampliar imágenes entre decenas de miles y millones de veces, el El impacto resultante suele ser significativo y no puede ignorarse. La fluctuación del voltaje de tierra causa directamente artefactos similares a campos magnéticos e interferencias de vibración en los bordes verticales de la imagen escaneada y, en casos severos, puede causar vibración en la imagen. La solución a este problema es simple y consiste en configurar un circuito de conexión a tierra dedicado específicamente para el microscopio electrónico, lo que se conoce como "bucle de tierra único". Esto elimina la interferencia de las corrientes de fuga de otros dispositivos eléctricos en el mismo circuito de alimentación al Eelectrón Mmicroscopio. Tenga en cuenta que el cuerpo de tierra, el cable de tierra y el terminal de tierra deben ser independientes y no estar conectados a ningún cuerpo conductor para garantizar la total independencia del cable de tierra. Se deben evitar los siguientes errores comunes: 1) No instalar un cuerpo de tierra completamente independien...

Primero, analicemos las causas de las vibraciones de baja frecuencia. Pruebas repetidas han demostrado que las vibraciones de baja frecuencia son causadas principalmente por las resonancias del edificio. Las especificaciones de construcción para edificios industriales y civiles son generalmente similares en términos de altura de piso, canto, luz, secciones de vigas y columnas, paredes, vigas de piso, losas de balsa, etc. Aunque puede haber algunas diferencias, particularmente en lo que respecta a las resonancias de baja frecuencia, Se pueden identificar características comunes. A continuación se muestran algunos patrones observados en las vibraciones de los edificios: 1. Los edificios con plantas lineales o puntiformes tienden a exhibir resonancias de baja frecuencia más grandes, mientras que aquellos con otras formas como T, H, L, S o U tienen resonancias más pequeñas. 2. En edificios con plantas lineales, las vibraciones a lo largo del eje largo suelen ser más pronunciadas que las del eje corto. 3. En un mismo edificio, el primer piso sin sótano suele ser el que sufre las vibraciones más pequeñas. A medida que aumenta la altura del suelo, las vibraciones empeoran. Las vibraciones en el primer piso de un edificio con sótano son similares a las del segundo piso, y las vibraciones más bajas generalmente se observan en el nivel más bajo del sótano. 4. Las vibraciones verticales son generalmente mayores que las vibraciones horizontales y son independientes del nivel del suelo. 5. Las losas de piso más gruesas dan como resultado menores diferencias entre las vibraciones verticales y horizontales. En la mayoría de los casos, las vibraciones verticales son mayores que las vibraciones horizontales. 6. A menos que exista una fuente de vibración importante, las vibraciones dentro del mismo piso de un edificio son generalmente consistentes. Esto se aplica a ubicaciones en el medio de una habitación, así como a aquellas cercanas a paredes, columnas o vigas elevadas. Sin embargo, incluso si las mediciones se toman en el mismo lugar sin ningún movimiento y con un intervalo de unos pocos minutos, es probable que los valores difieran. Ahora que conocemos las fuentes y las características de las vibraciones de baja frecuencia, podemos tomar medidas de mejora específicas y realizar evaluaciones avanzadas de las condiciones de vibración en determinados entornos. Mejorar las vibraciones de baja frecuencia puede resultar costoso y, en ocasiones, no es factible debido a limitaciones ambientales. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, suele ser ventajoso elegir o reubicarse en un mejor sitio para operar un laboratorio de microscopio electrónico. A continuación, analicemos el impacto de las vibraciones de baja frecuencia y las posibles soluciones. Las vibraciones por debajo de 20 Hz tienen un efecto perturbador significativo en los microscopios electrónicos, como se muestra en las siguientes figuras. Imagen 1 Imagen 2 La imagen 1 y la imagen 2 fueron tomadas por el m...

El entorno de un laboratorio de microscopía electrónica no afecta directamente al microscopio electrónico en sí, sino que afecta la calidad de las imágenes y el rendimiento general del microscopio. Durante el funcionamiento de un microscopio electrónico, el fino haz de electrones debe viajar en un ambiente de alto vacío, cubriendo una distancia de 0,7 metros (para Scanning Eelectrón Microscope) a más de 2 metros (para Ttransmisión Eelectrón Microscope). A lo largo del camino, factores externos como campos magnéticos, vibraciones del suelo, ruido en el aire y flujos de aire pueden hacer que el haz de electrones se desvíe de su camino previsto, lo que provoca una degradación en la calidad de la imagen. Por lo tanto, es necesario cumplir requisitos específicos para el entorno circundante. El blindaje electromagnético pasivo de baja frecuencia implica principalmente dos métodos, que difieren en el material de blindaje utilizado: un método utiliza materiales de alta permeabilidad (como acero, acero al silicio y aleaciones de mu-metal), y el otro método utiliza materiales de alta conductividad(como cobre y aluminio). Aunque los principios de funcionamiento de estos dos métodos son diferentes, ambos logran una reducción efectiva de los campos magnéticos ambientales. A. El método del material de alta permeabilidad, también conocido como método de desvío del circuito magnético, funciona encerrando un espacio finito (Región A) con materiales de alta permeabilidad. Cuando la intensidad del campo magnético ambiental es Ho, la reluctancia magnética del material de alta permeabilidad es mucho menor que la del aire (el acero Q195 común tiene una permeabilidad de 4000, el acero al silicio varía de 8000 a 12000, las aleaciones de mu-metal tienen una permeabilidad de 24000, mientras que el aire tiene un valor aproximado de 1). Aplicando la ley de Ohm, cuando Rs es mucho menor que Ro, la intensidad del campo magnético dentro del espacio cerrado (Región A) disminuye a Hi, logrando la desmagnetización (ver Figura 1 y Figura 2, donde Ri representa la reluctancia del aire dentro del espacio A, y Rs representa la renuencia del material de blindaje). Dentro del material de protección, los dominios magnéticos sufren vibraciones y disipan energía magnética en forma de calor bajo la acción del campo magnético. Dado que el acero al silicio y las aleaciones de mu-metal exhiben anisotropía en la permeabilidad y no se pueden martillar, doblar ni soldar durante la construcción (aunque en teoría, el tratamiento térmico puede mejorar estas propiedades, no es práctico para productos fijos grandes), su rendimiento efectivo es significativamente reducido. Sin embargo, aún se pueden utilizar con fines complementarios o de refuerzo en determinadas áreas especiales sin martillar, doblar ni soldar. Los materiales de alta permeabilidad son costosos, por lo que generalmente no se usan ampliamente en el blindaje de microscopios electrónicos y solo se ven en unas pocas áreas específicas (com...

El entorno de un laboratorio de microscopía electrónica no afecta directamente al microscopio electrónico en sí, sino que afecta la calidad de las imágenes y el rendimiento general. Durante el funcionamiento de un microscopio electrónico, el fino haz de electrones debe viajar en un ambiente de alto vacío, cubriendo una distancia de 0,7 metros (para Scanning Eelectrón Microscope) a más de 2 metros (para Ttransmisión Eelectrón Microscope). A lo largo del camino, factores externos como campos magnéticos, vibraciones del suelo, ruido en el aire y flujos de aire pueden hacer que el haz de electrones se desvíe de su camino previsto, lo que provoca una degradación en la calidad de la imagen. Por lo tanto, es necesario cumplir requisitos específicos para el entorno circundante. El Asistema Lde magnetización Dactivo S, compuesto principalmente por un detector, un controlador, y bobina de desmagnetización, es un dispositivo especializado que se utiliza para mitigar campos electromagnéticos de baja frecuencia de 0,001 Hz a 300 Hz, denominado Demagnetizador. Desmagnetizadores Se pueden clasificar en tipos de CA y CC según sus rangos de trabajo, y algunos modelos combinan ambos tipos para satisfacer diferentes entornos de trabajo. Las ventajas de los desmagnetizadores de baja frecuencia incluyen su tamaño pequeño, su diseño liviano, que ahorra espacio y la capacidad de instalarse después de la construcción. Son particularmente adecuados para entornos donde es difícil construir blindaje magnético, como salas blancas. Independientemente de la marca, los principios básicos de funcionamiento de los desmagnetizadores son los mismos. Utilizan un detector de tres ejes para detectar señales de interferencia electromagnética, controlan dinámicamente y emiten corrientes antifase a través de un controlador PID y generan campos magnéticos antifase con bobinas de desmagnetización tridimensionales (normalmente tres juegos de seis bobinas rectangulares cuasi-Helmholtz). ), neutralizando y cancelando efectivamente el campo magnético en un área específica, reduciéndolo a un nivel de intensidad menor. La precisión teórica de la desmagnetización de los desmagnetizadores puede alcanzar 0,1 m Gauss p-p, o 10 nT, y algunos modelos afirman tener una precisión aún mayor, pero esto solo se puede lograr en el centro del detector y no se puede medir directamente con otros instrumentos debido a la interferencia mutua en las proximidades. distancias o el fenómeno de "Superficie equipotencial" a distancias mayores. Los desmagnetizadores ajustan automáticamente la corriente de desmagnetización en función de los cambios en el entorno. A veces, la corriente puede ser significativa. Es importante prestar atención a la disposición del cableado cuando hay otros instrumentos sensibles cerca para evitar interferencias con su funcionamiento normal. Por ejemplo, los dispositivos de exposición a haces de electrones se han visto afectados por detectores de campos magnéticos en funcionamiento cercanos...

El entorno de un laboratorio de microscopía electrónica no afecta directamente al microscopio electrónico en sí, sino que afecta la calidad de las imágenes y el rendimiento general del microscopio. Durante el funcionamiento de un microscopio electrónico, el fino haz de electrones debe viajar en un entorno de alto vacío, cubriendo una distancia de 0,7 metros (para Microscopio electrónico de barridoe) a más de 2 metros (para Microscopio electrónico de transmisióne). A lo largo del camino, factores externos como campos magnéticos, vibraciones del suelo, ruido en el aire y flujos de aire pueden hacer que el haz de electrones se desvíe de su camino previsto, lo que provoca una degradación en la calidad de la imagen. Por lo tanto, se deben cumplir requisitos específicos para el entorno circundante. Como es bien sabido, las ondas electromagnéticas consisten en campos magnéticos y eléctricos alternos. Sin embargo, es importante considerar la frecuencia al medir ondas electromagnéticas utilizando campos magnéticos o eléctricos. En la práctica, es necesario tener en cuenta la frecuencia. A frecuencias muy bajas (cuando la frecuencia tiende a cero, equivalente a un campo magnético de CC), el componente magnético de la onda electromagnética se vuelve más fuerte mientras que el componente eléctrico se debilita. A medida que aumenta la frecuencia, el componente eléctrico se fortalece y el componente magnético disminuye. Se trata de una transición gradual sin un punto de inflexión definido. Generalmente, desde cero hasta unos pocos kilohercios, el componente del campo magnético se puede caracterizar bien y se utilizan unidades como Gauss o Tesla para medir la intensidad del campo. Por encima de 100 kHz, el componente del campo eléctrico se mide mejor y la unidad utilizada para la intensidad del campo es voltios por metro (V/m). Cuando se trata de un entorno electromagnético de baja frecuencia con un fuerte componente de campo magnético, reducir el campo magnético directamente es un enfoque eficaz. Siguiente, Nos centraremos en la aplicación práctica del blindaje de un campo electromagnético de baja frecuencia (0-300 Hz) con una intensidad de campo magnético que oscila entre 0,5 y 50 miligauss (pico a pico) en un volumen blindado de 40-120 metros cúbicos. . Teniendo en cuenta la rentabilidad, el material de protección utilizado suele ser una placa de acero con bajo contenido de carbono Q195 (anteriormente conocida como A3). Dado que la pérdida por corrientes parásitas de un solo material grueso es mayor que la de múltiples capas delgadas (con el mismo espesor total), se prefieren materiales de una sola capa más gruesos a menos que existan requisitos específicos. Establezcamos un modelo matemático: 1. Derivación de la fórmula Dado que la energía de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia se compone principalmente de energía del campo magnético, podemos utilizar materiales de alta permeabilidad para proporcionar rutas de derivación magnética para reducir la...

Límite de difracción Puntos de difracción La difracción ocurre cuando una fuente de luz puntual pasa a través de una apertura circular, creando un patrón de difracción detrás de la apertura. Este patrón consta de una serie de anillos concéntricos brillantes y oscuros conocidos como discos de Airy. Cuando los discos Airy de dos fuentes puntuales se superponen, se produce interferencia, lo que hace imposible distinguir entre las dos fuentes. La distancia entre los centros de los discos de Airy, que es igual al radio del disco de Airy, determina el límite de difracción. El límite de difracción impone una limitación a la resolución de los microscopios ópticos, impidiendo la distinción resoluble de objetos o detalles que están demasiado juntos. Cuanto más corta es la longitud de onda de la luz, menor es el límite de difracción y mayor es la resolución. Además, los sistemas ópticos con una mayor apertura numérica (NA) tienen un límite de difracción más pequeño y, por tanto, una resolución más alta. Discos aireados La fórmula para calcular la resolución, NA representa la apertura numérica: Resoluciónï¼rï¼ = 0,16λ/ NA A lo largo de la historia, los científicos se han embarcado en un largo y desafiante viaje para superar el límite de difracción en los microscopios ópticos. Desde los primeros microscopios ópticos hasta las modernas técnicas de microscopía de súper resolución, los investigadores han explorado e innovado continuamente. Han intentado varios métodos, como el uso de fuentes de luz de longitud de onda más corta, la mejora del diseño de objetivos y el empleo de técnicas de imagen especializadas. Algunos avances importantes incluyen: 1. Microscopía óptica de barrido de campo cercano (NSOM): NSOM utiliza una sonda colocada cerca de la superficie de la muestra para aprovechar el efecto de campo cercano y lograr imágenes de alta resolución. 2. Microscopía de agotamiento de emisiones estimuladas (STED): STED utiliza el efecto de agotamiento de emisiones estimuladas de moléculas fluorescentes para lograr imágenes de súper resolución. 3. Microscopía de iluminación estructurada (SIM): SIM mejora la resolución de las imágenes a través de patrones de iluminación específicos y algoritmos de procesamiento de imágenes. 4. Microscopía de localización de molécula única (SMLM): SMLM logra imágenes de súper resolución localizando y rastreando con precisión moléculas fluorescentes individuales. 5. Microscopía de inmersión en aceite: Sumergir la lente del objetivo en un aceite transparente aumenta la apertura numérica en el espacio del objeto, lo que resulta en una resolución mejorada. 6. Microscopio electrónico: Al sustituir haces de luz por haces de electrones, la microscopía electrónica aprovecha la naturaleza ondulatoria de la materia según el principio de De Broglie. Los electrones, que tienen masa en comparación con los fotones, poseen una longitud de onda más pequeña y exhiben menos difracción, lo que permite una mayor resolución de imagen. Microscopio de fl...

¿Sabías que la luz puede crear sonido? A finales del siglo XIX, el científico Alexander Graham Bell (considerado uno de los inventores del teléfono) descubrió el fenómeno de los materiales que producen ondas sonoras tras absorber energía luminosa, conocido como efecto fotoacústico.   Alexander Graham Bell Fuente de la imagen: Tecnología Sina   Después de la década de 1960, con el desarrollo de la tecnología de detección de señales débiles, aparecieron los micrófonos de alta sensibilidad y los micrófonos cerámicos piezoeléctricos. Los científicos desarrollaron una nueva técnica de análisis espectroscópico basada en el efecto fotoacústico: la espectroscopia fotoacústica, que puede usarse para detectar sustancias en muestras y sus propiedades térmicas espectroscópicas, convirtiéndose en una poderosa herramienta para la investigación fisicoquímica en compuestos orgánicos e inorgánicos, semiconductores, metales y materiales poliméricos. , etc.     ¿Cómo podemos hacer que la luz cree sonido? Como se muestra en la figura siguiente, una fuente de luz modulada por un monocromador, o una luz pulsada como un láser pulsado, incide sobre una celda fotoacústica. El material a medir en la celda fotoacústica absorbe energía luminosa y la tasa de absorción varía con la longitud de onda de la luz incidente y el material. Esto se debe a los diferentes niveles de energía de las moléculas atómicas constituidas en los diferentes materiales, y la tasa de absorción de luz por el material aumenta cuando la frecuencia ν de la luz incidente se acerca al nivel de energía hν. Las moléculas atómicas que saltan a niveles de energía más altos después de absorber luz no permanecen en los niveles de energía más altos; en cambio, tienden a liberar energía y relajarse de regreso al estado fundamental más bajo, donde la energía liberada a menudo aparece como energía térmica y hace que el material se expanda térmicamente y cambie de volumen. Cuando restringimos el volumen de un material, por ejemplo, empaquetándolo en una celda fotoacústica, su expansión provoca cambios de presión. Después de aplicar una modulación periódica a la intensidad de la luz incidente, la temperatura, el volumen y la presión del material también cambian periódicamente, lo que da como resultado una onda mecánica detectable. Esta oscilación puede detectarse mediante un micrófono sensible o un micrófono cerámico piezoeléctrico, que es lo que llamamos señal fotoacústica.   Esquema del principio     ¿Cómo mide un amplificador lock-in las señales fotoacústicas?   En resumen, la señal fotoacústica se genera mediante una señal de presión mucho más pequeña convertida a partir de calor muy pequeño (liberado por relajación atómica o molecular). La detección de señales tan extremadamente débiles no puede realizarse necesariamente sin amplificadores lock-in.   En espectroscopia fotoacústica, la señal recopilada del micrófono debe amplificarse mediante un preamplificador y lueg...