Aplicaciones

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...

Los Eelectrones de transmisión Microscopios (TEM) y Microscopios electrónicos de barrido (SEM) son herramientas indispensables en la investigación científica moderna. En comparación con los microscopios ópticos, los microscopios electrónicos ofrecen una resolución más alta, lo que permite la observación y el estudio de la microestructura de las muestras a una escala más pequeña. Los microscopios electrónicos pueden proporcionar imágenes de alta resolución y gran aumento al utilizar las interacciones entre un haz de electrones y una muestra, lo que permite a los investigadores obtener información crítica que puede ser difícil de obtener mediante otros métodos. ¿Qué microscopio es más adecuado para usted? Al elegir la técnica de microscopía electrónica adecuada para sus necesidades, se deben considerar varios factores para determinar la mejor opción. Aquí hay algunas consideraciones que pueden ayudarlo a tomar una decisión: Propósito del análisis: Primero, es importante determinar el propósito de su análisis. Diferentes técnicas de microscopía electrónica son adecuadas para diferentes tipos de análisis. a. Si estás interesado en características de la superficie de una muestra, como detección de rugosidad o contaminación, un Senlatado Eelectrón Mmicroscopio (SEM) puede ser más adecuado. b. Sin embargo, si desea comprender la estructura cristalina de una muestra y detectar defectos estructurales o impurezas, una Ttransmisión Eelectrón Mmicroscopio (TEM) puede ser más apropiado. Requisitos de resolución: Dependiendo de sus requisitos de análisis, es posible que tenga necesidades de resolución específicas. En este sentido, TEM generalmente tiene una mayor resolución capacidad en comparación con SEM. Si necesita realizar imágenes de alta resolución, especialmente para observar estructuras finas, la TEM puede ser más adecuada. Smuestra Preparación: Una consideración importante es la complejidad de la preparación de la muestra . a. Las muestras SEMs generalmente requieren una preparación mínima o nula, y SEM permite una mayor flexibilidad en el tamaño de la muestra , ya que se pueden montar directamente en el .etapa de la muestra para obtener imágenes. b. Por el contrario, el proceso de preparación de la muestra para TEM es mucho más complejo y requiere ingenieros experimentados para operarlo. Las muestras TEM deben ser extremadamente delgadas, normalmente por debajo de 150 nm, o incluso por debajo de 30 nm, y lo más planas posible. Esto significa que la preparación de la muestra El escaneo Eelectrón Mmicroscopioe (SEM) proporciona imágenes tridimensionales de la morfología de la superficie de la espécimen . Se utiliza principalmente para análisis de morfología. Si necesita examinar la morfología de la superficie de un material, se puede utilizar SEM, pero debe considerar la resolución para ver si cumple con sus requisitos experimentales. b. Si necesita comprender el internoestructura cristalina o atómica de un material, se requiere TEM. La microscopía el...

¿Qué es el material antiferromagnético?   Figura 1: Disposición del momento magnético en antiferromagnetos   Las propiedades comunes del hierro son el ferromagnetismo, la ferroelectricidad y la ferroelasticidad. Los materiales que tienen dos o más propiedades del hierro al mismo tiempo se denominan materiales multiferroicos. Los multiferroicos suelen tener fuertes propiedades de acoplamiento del hierro, es decir, una propiedad del hierro del material puede modular otra propiedad del hierro, como el uso de un campo eléctrico aplicado para modular las propiedades ferroeléctricas del material y así afectar las propiedades ferromagnéticas del material. Se espera que estos materiales multiferroicos sean la próxima generación de dispositivos electrónicos de giro. Entre ellos, los materiales antiferromagnéticos han sido ampliamente estudiados porque exhiben buena robustez al campo magnético aplicado.   El antiferromagnetismo es una propiedad magnética de un material en el que los momentos magnéticos están dispuestos en un orden escalonado antiparalelo y no exhiben un momento magnético neto macroscópico. Este estado magnético ordenado se llama antiferromagnetismo. Dentro de un material antiferromagnético, los espines de los electrones de valencia adyacentes tienden a estar en direcciones opuestas y no se genera ningún campo magnético. Los materiales antiferromagnéticos son relativamente poco comunes y la mayoría de ellos existen sólo a bajas temperaturas, como óxido ferroso, aleaciones de ferromanganeso, aleaciones de níquel, aleaciones de tierras raras, boruros de tierras raras, etc. Sin embargo, también existen materiales antiferromagnéticos a temperatura ambiente, como BiFeO3, que actualmente se encuentra bajo intensa investigación.   Perspectivas de aplicación de materiales antiferromagnéticos El conocimiento del antiferromagnetismo se debe principalmente al desarrollo de la tecnología de dispersión de neutrones para que podamos "ver" la disposición de los espines en los materiales y así confirmar la existencia del antiferromagnetismo. Quizás el Premio Nobel de Física inspiró a los investigadores a centrarse en los materiales antiferromagnéticos, y gradualmente se exploró el valor del antiferromagnetismo.   Los materiales antiferromagnéticos son menos susceptibles a la ionización y a la interferencia del campo magnético y tienen frecuencias propias y frecuencias de transición de estado varios órdenes de magnitud más altas que los materiales ferromagnéticos típicos. El orden antiferromagnético en los semiconductores se observa más fácilmente que el orden ferromagnético. Estas ventajas hacen de los materiales antiferromagnéticos un material atractivo para la espintrónica.   La nueva generación de memoria magnética de acceso aleatorio utiliza métodos eléctricos para escribir y leer información en ferroimanes, lo que puede reducir la inmunidad de los ferroimanes y no favorece el almacenamiento estable de datos, y los campos ...