儀器信息網(wǎng)訊 據(jù)人民網(wǎng)-日本頻道消息,6月18日,日本大阪府發(fā)生里氏6.1級(jí)地震,位于大阪府茨木市的大阪大學(xué)超高壓電子顯微鏡中心也遭遇強(qiáng)烈晃動(dòng),每臺(tái)價(jià)值約23億日元(約合人民幣1.36億元)的電子顯微鏡有兩臺(tái)受損,修復(fù)需要花費(fèi)1年以上。受地震影響,一些世界頂級(jí)科研項(xiàng)目或出現(xiàn)停滯。
該中心這兩臺(tái)高端顯微鏡,一臺(tái)正是日立高新生產(chǎn)的H3000 UHVEM(3 MV ultra-high voltage electron microscope,300萬伏超高壓電子顯微鏡),其高度為17米,使用世界最高電壓對(duì)于較厚樣品也能進(jìn)行觀察;另一臺(tái)則是日本電子生產(chǎn)的Materials- and Bio-Science UHVEM(物質(zhì)及生命科學(xué)超高壓電子顯微鏡),其高度為12米,能在一秒鐘內(nèi)對(duì)每一個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行1600次拍攝。這兩臺(tái)電子顯微鏡可以觀察到從物質(zhì)及生物的微細(xì)結(jié)構(gòu)到物質(zhì)受到放射線損傷的情況,能觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)。
此次地震致使產(chǎn)生高壓的零部件脫落,對(duì)精密度有嚴(yán)格要求的電子加速器嚴(yán)重變形等,兩臺(tái)顯微鏡都遭受致命性打擊。該中心主任保田英洋無奈地表示,已經(jīng)完全不能使用,將與廠家等商談進(jìn)行修理,完全修復(fù)需要花費(fèi)1年以上。
下面來了解一下這兩臺(tái)平均造價(jià)約合人民幣1.36億元的高端電鏡:
H3000 UHVEM(日立高新)
3MV超高壓電子顯微鏡(日立H-3000)是基于各種先進(jìn)技術(shù)開發(fā)的,如高壓發(fā)生電路的高穩(wěn)定性,功率損耗的降低,物鏡響應(yīng)的改善,負(fù)離子去除設(shè)備,遙控系統(tǒng)和在線圖像處理系統(tǒng)等。H-3000被許多領(lǐng)域的研究人員廣泛使用,包括材料科學(xué),納米技術(shù),生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)等。 H-3000的典型優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)如下:
◆?樣品的最大可觀察厚度顯著增加
◆?大樣品室可以進(jìn)行各種原位觀察
◆?通過高能電子和材料中構(gòu)成元素之間的相互作用形成晶格缺陷引入和/或非平衡相形成。
主要規(guī)格參數(shù)
1.高壓發(fā)生器
對(duì)稱的Cockcroft-Walton電路:35-stage
高壓水箱的耗電量:1千瓦以下
加速電壓:
正常:3.0 MV(3000 kV)
平均:0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 MV
最大:3.5 MV
高壓穩(wěn)定性:小于2.0×10-6 / min
2.電子槍和加速管
陰極:LaB6單晶(熱型)
電子束電流:最大20A
加速管:22 kV/step × 138 steps (3 MV)
絕緣氣體:SF6(4原子)
3.照明鏡頭系統(tǒng)
離子捕獲系統(tǒng):電子束移位
鏡頭構(gòu)成:雙聚光鏡
波束角:小于10-3 rad
4.成像鏡頭系統(tǒng)
鏡頭配置:六步鏡頭系統(tǒng)(無圖像旋轉(zhuǎn))
放大率:200-1,000,000(30-step switching)
電子衍射相機(jī)長(zhǎng)度:最長(zhǎng)14米(six-step switching)
分辨率:0.14 nm
物鏡
磁動(dòng)勢(shì):最大23 A / V1 / 2(3 MV)
焦距:小于11mm
球差系數(shù):小于10mm
色差系數(shù):小于10 nm
調(diào)焦點(diǎn):最小5 nm
5.樣品室
進(jìn)樣類型:頂進(jìn)式和側(cè)進(jìn)式
頂部入口傾斜角度:±30度(雙傾斜)
側(cè)入式傾斜角度:±45度(雙傾斜)
試樣位移:±1mm(機(jī)械系統(tǒng))
±1.5 micro-m(電氣系統(tǒng))
真空度:5×10-6 Pa(無油真空系統(tǒng))
6.相機(jī)室
成像系統(tǒng):imaging plate(32張×2)
film(50張×2)
熒光物質(zhì):P22,YAG
熒光屏:最大60×80mm
攝像系統(tǒng)
高分辨率類型:1125線HARP相機(jī)
高感光度類型:4K x 4K像素慢掃描
CCD相機(jī)
視頻錄制:NTSC制式HARP相機(jī)
7.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
操作系統(tǒng):用于遠(yuǎn)程操作的控制臺(tái)面板
控制系統(tǒng):PC和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
監(jiān)測(cè)系統(tǒng):X射線和氧氣監(jiān)測(cè)器
Materials- and Bio-Science UHVEM(日本電子)
Materials- and Bio-Science UHVEM(材料和生物科學(xué)的超高電壓電子顯微鏡)具有高空間分辨率觀察厚度高達(dá)幾微米厚的厚試樣的巨大優(yōu)勢(shì),這是由于高能電子滲透到試樣中具有良好的滲透性。利用這一優(yōu)點(diǎn),對(duì)器件、細(xì)胞等的納米結(jié)構(gòu)特征,特別是從納米到皮米尺度的三維結(jié)構(gòu)分析的研究是具有重要意義的。
利用附加的電子直接探測(cè)高速記錄系統(tǒng),對(duì)于具有微秒時(shí)間尺度的材料納米過程,原位觀察是可能的。例如,可以在高空間和時(shí)間分辨率下研究光子和材料之間的相互作用。另一方面,通過與直接電子檢測(cè)相機(jī)的組合,利用附加的穩(wěn)定的低溫階段,生物和軟材料樣品能夠在自然條件下被觀察到,且沒有輻射損傷。
主要規(guī)格參數(shù)
1.高壓發(fā)生器,電子槍和加速管
Two tanks(加速管和Cockcroft-Walton電路)
Cockcroft–Walton circuit
加速管:33 steps
加速電壓:
正常:1.0,0.8 MV
最大:1.1 MV
高壓步長(zhǎng):1 kV
高壓穩(wěn)定性:小于8×10-7 / min
陰極:LaB6單晶(熱型)
光束電流:最大:10μA
絕緣氣體:SF6(0.4MPa)
2.成像鏡頭系統(tǒng),分辨率和觀察模式
分辨率:
點(diǎn)分辨率:0.16 nm
晶格分辨率:0.10 nm
物鏡
物鏡穩(wěn)定性:小于5×10-7 / min
放大:
低倍率模式:x200?1,500(9steps)
變焦放大模式:x2,000?1,200 k(30steps)
選定區(qū)域縮放模式:x20 k?600(10steps)
選定區(qū)域衍射模式:小于10.0 nm·mm(10steps)
3.低溫樣品室
試樣溫度:小于100K
低溫傳輸系統(tǒng):小于100K
4.圖像記錄系統(tǒng)
用于監(jiān)視的CCD相機(jī)
1 k CCD相機(jī),以獲得廣闊的視野
2 k CCD相機(jī)用于圖像和衍射記錄
4 k直接電子檢測(cè)相機(jī)