Электронный микроскоп, подключенный к компьютеру

Обновлено: 21.11.2024

Все современные электронные микроскопы управляются компьютером, что должно облегчить нам жизнь. Ни одна из ручек на консоли на самом деле не подключена к переменным резисторам: они просто выдают импульсы на шину данных, которые интерпретируются компьютером. Компьютер подключен к платам D-A, которые контролируют токи, фактически проходящие через различные линзы и отклоняющие катушки. Новые машины управляются мышью.

Компьютер экономит нам огромное количество времени. Например, изменение увеличения было бы настоящим бременем, если бы нам приходилось менять каждую линзу проектора по отдельности, чтобы выбрать конкретное увеличение и сохранить изображение в фокусе. Все это происходит автоматически, когда мы поворачиваем ручку увеличения.

Однако компьютер также может быть источником огромного разочарования для опытных микроскопистов, потому что он предполагает самое низкое значение номинала в нашем опыте и поэтому иногда пытается помешать нам настроить параметры, которые, по его мнению, мы не понимаем.

К настоящему моменту вы уже видели, как демонстратор выбирает различные экраны и настройки на консоли. Теперь стоит узнать о компьютере более подробно.

Спросите демонстранта: покажите мне, как устроены информационные экраны компьютеров. Как выбрать разные режимы? Как выбрать параметры юстировки (катушки двойного отклонения), стигматоры и т. д. Подскажите, как проверить настройки каждой линзы (свободное управление линзой), сдвиги и наклоны и т. д.

Эксперимент: переключайтесь между различными режимами — скажем, из режима изображения в режим дифракции — и следите за текущими настройками линз. Изменяются ли они так, как вы ожидаете? Попробуйте изменить размер пятна и посмотрите, что произойдет с C1 и C2: вы этого ожидаете?

Обратите внимание, что в каждом режиме компьютер микроскопа запоминает последние настройки для всех линз и отклоняющих катушек, которые в последний раз использовались в этом режиме. Это может сбивать с толку, особенно потому, что иногда некоторые режимы обрабатываются так же, как и другие (например, на Philips CM20 «нанозонд» имеет те же настройки, что и «сканирование»). Настройки также могут таинственным образом меняться между сеансами работы с микроскопом и другим (если кто-то еще использует микроскоп в этом конкретном режиме). Производитель часто не уточняет, сколько именно настроек может запомнить микроскоп. Вам просто нужно решить это самостоятельно.

Спросите демонстранта: покажите мне, как компьютер управляет вакуумной системой.

Теперь демонстрант зачитает еще один «бунт». Почти самое опасное, что вы можете сделать (насколько это раздражает демонстранта и других ваших коллег), — это нажимать кнопки, когда компьютер находится в вакуумном режиме: скажем, случайно довести колонку до давления воздуха. Тем не менее, вакуумный режим удобен для контроля давления внутри колонки — например, когда вы загружаете образец, поэтому вам необходимо знать об этом.

Компьютерный USB-микроскоп также известен как компьютерный микроскоп или микроскоп, подключенный к компьютеру.

Этот микроскоп с датчиками CMOS подключается к USB-порту компьютера или телевизора.

Вместо того, чтобы смотреть в окуляр, зритель изучает образец через монитор компьютера или экран телевизора. По сути, это веб-камера с макрообъективом.

Посмотрите на приведенный ниже микроскоп Veho VMS004 Deluxe с питанием от USB.

Многие из этих микроскопов зависят от окружающего освещения, но некоторые из них имеют встроенную подсветку.

По сути, линза компьютерного USB-микроскопа может касаться объекта, чтобы увидеть его в увеличенном виде, или может использоваться для просмотра объектов на небольшом расстоянии. Это позволяет объектам находиться в разных состояниях, например мокрых или движущихся.

Например, вам может нравиться смотреть на неодушевленный предмет, такой как документ или монета, но вы также можете увеличивать части человеческого тела или движущихся насекомых.

Это, безусловно, забавный образовательный инструмент для детей.

Большинство из них предлагают увеличение от 20 до 300 крат и обычно стоят менее 200 долларов США.

Как пользоваться компьютерным USB-микроскопом

Если зритель использует микроскоп с компьютером, ему может потребоваться начать с загрузки программного обеспечения устройства.

Подключите устройство к любому открытому USB-порту компьютера или телевизора.
Держите микроскоп и слегка прикоснитесь линзой к образцу. Теперь изображение должно быть видно на мониторе или экране телевизора. Эти микроскопы следует использовать только для исследования сухих образцов. Любые жидкости следует осматривать дистанционно.
В зависимости от микроскопа могут быть возможности фокусировки на микроскопе, с помощью компьютерной программы или и того, и другого. Если он находится на микроскопе, просто поворачивайте колесо фокусировки, пока не будет найден нужный фокус.

Фокусировка в программировании может включать параметры для регулировки яркости или контрастности изображения.Некоторые микроскопы могут поставляться с функцией автоматической фокусировки, хотя ее часто можно отключить, если изображение с автоматической фокусировкой неудовлетворительное.

Использование/владение компьютерным USB-микроскопом

Преимущества

Большинство этих устройств переносные, что позволяет зрителю исследовать образцы, которые не помещаются под объективом обычного микроскопа.
Изображения можно легко сохранить в виде файлов изображений, распечатать или отправить другим пользователям. Некоторые устройства даже позволяют зрителю сохранять изображения в виде видеоклипа.
Сохраненные изображения можно просматривать или обрабатывать в других программах. Это позволяет зрителю сосредоточиться на деталях, которые могли быть упущены из виду, или манипулировать изображениями в художественных или развлекательных целях.

Недостатки

Низкое увеличение по сравнению с другими микроскопами.
Недостаточное освещение образцов может быть проблемой.

Всегда учитывайте разрешение и формат изображения. Это повлияет на четкость изображений и размер файлов после их сохранения.

Освещение должно быть еще одним соображением. Уровень освещения может варьироваться, а освещение микроскопа может питаться от USB-соединения или от батареек.

Убедитесь, что программное обеспечение микроскопа совместимо с машиной, на которой оно будет установлено.

Хотя эти микроскопы не очень мощные, компьютерный USB-микроскоп может быть забавным и полезным инструментом для любителей, художников и всех, кто хочет поближе взглянуть на окружающий мир.

Обзоры компьютерных USB-микроскопов

Лучше всего рассмотреть.

- узнайте о компьютерных USB-микроскопах, доступных на рынке, таких как модели микроскопов QX3 и QX5 от Digital Blue. Теперь на рынке появился новый микроскоп QX7 от Digital Blue.

- На первый взгляд этот микроскоп больше похож на гаджет, чем на полезный профессиональный инструмент. Однако эти портативные инструменты используются для промышленных инспекций и медицинских целей, а также используются любителями и школами. Проверьте это!

- Эта модель Celestron представляет собой микроскоп хорошего качества по очень доступной цене для учебы, работы/в поле или для вашего хобби. Идеальный подарок.

- полевой микроскоп другого типа с экраном для просмотра готов к работе! Вот что значит полевая работа и веселье!

Новая парадигма — многопользовательская сканирующая электронная микроскопия

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) стал одним из наиболее широко используемых инструментов для характеристики материалов. Учитывая огромную важность и широкое использование SEM, университетам и колледжам с программами, ориентированными на материалы, надлежит обеспечить обучение основам работы SEM. Однако однопользовательский характер традиционного SEM приводит к тому, что такое обучение требует много времени, неэффективно и часто скучно для вовлеченных студентов. Учащиеся получают мало практических инструкций, поскольку они должны по очереди управлять машиной.

Тот факт, что традиционные SEM предназначены только для одного пользователя, также влияет на то, как они используются в промышленных или исследовательских целях, где доступ обычно ограничен небольшим числом пользователей. Это может быть связано с рядом факторов. Примеры включают нехватку обученного персонала или нехватку времени для обучения большого количества людей, затраты, связанные с обучением, поскольку обычно одновременно могут обучаться только один или два человека, физическое отделение SEM от потенциальных пользователей, сложность освоения самого инструмента и/или желание предотвратить повреждение инструмента, позволяя неквалифицированным пользователям работать на машине. Однопользовательские или ограниченные возможности пользователей являются нормой почти во всех случаях. Такие меры часто не позволяют отдельным инженерам и/или исследователям лично исследовать образцы или проверять результаты образцов, исследованных техническими специалистами.

Проблемы, связанные с обоими сценариями, можно решить, приняв новый метод инструкции и работы SEM, который позволяет нескольким пользователям обращаться к прибору псевдопараллельно, а не последовательно. Это требует разработки РЭМ, который дает множеству пользователей полный и независимый контроль над РЭМ и позволяет им получать доступ к изображениям и данным РЭМ и анализировать их параллельно.

Первый шаг в разработке такой системы был сделан в Университете штата Айова, где обычный SEM был подключен к сети компьютерных удаленных рабочих станций, чтобы предоставить студентам прямой интерактивный доступ к SEM. Управление микроскопом осуществляется с помощью локальной сети (LAN), которая также позволяет учащимся получить доступ к программному обеспечению для анализа изображений и возможностям рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии (EDS).Результаты на данный момент превзошли ожидания, и очевидно, что возможные применения такой сети существуют как в промышленных, так и в исследовательских областях.

Рис. 1. Фотография многопользовательского класса SEM. В настоящее время работают четыре удаленные станции, и планируется расширить их до шести.

Классная комната показана на рис. 1. Хотя JEOL 6100 несколько устарел по сравнению с более новыми инструментами на базе персональных компьютеров, он позволяет дистанционно управлять наиболее важными рабочими параметрами с помощью последовательного компьютерного интерфейса RS-232. Классная комната состоит из ряда удаленных рабочих станций, объединенных в сеть с компьютерным сервером, который, в свою очередь, подключен к JEOL 6100 SEM. Все элементы управления, функции и возможности СЭМ, предоставляемые производителем, а также программное обеспечение для анализа изображений и данных доступны на каждой из четырех рабочих станций. Изображение с микроскопа передается на телевизионный монитор на каждой удаленной станции с помощью видеопотока RS-170 от JEOL 6100, предоставленного производителями, а распечатки можно получить с помощью термопринтера. Типичная рабочая станция показана на рис. 2.

Рисунок 2. Фотография типичной удаленной учебной станции, состоящей из компьютера, видеомонитора, термопринтера и джойстика управления. Эта станция также содержит небольшую камеру для видеоконференций.

JEOL 6100 поставляется с моторизованным столиком в качестве стандартного оборудования. Работа сцены управляется джойстиком с кнопками для выбора скорости, с которой джойстик перемещает сцену, и вращения сцены. Схема сцены была изменена, чтобы включить блок переключателей и ряд дополнительных джойстиков (рис. 3). С помощью переключателя инструктор может дать каждой удаленной станции возможность управлять перемещением и вращением образца по осям x-y.

Рис. 3. Крупный план типичного джойстика, созданного в Университете штата Айова для имитации джойстика микроскопа и системы переключателей.

Компьютерной платформой, выбранной для проекта, был Apple Macintosh. Это решение было основано на знакомстве студентов с Macintosh, простоте его эксплуатации и доступности недорогого программного обеспечения для анализа сети и изображений. Компьютер Macintosh (рис. 4), управляемый инструктором, действует как сервер для сети и содержит плату захвата кадров, плату с четырьмя дополнительными последовательными портами и модем на 28 800 бод для связи за пределами площадки. Сервер напрямую связан с микроскопом через порт RS-232 и связан с удаленными станциями через Ethernet (рис. 5). Имеющееся в продаже сетевое программное обеспечение позволяет осуществлять интерактивное управление или удаленный мониторинг любых действий, происходящих на любом экране. Используемая система EDS также управляется Macintosh. Система использует последовательный интерфейс от сервера, подключенного к импульсному процессору детектора EDS, для получения и отображения спектров.

Рисунок 4. Основная компьютерная станция управления лабораторией состоит из Apple Quadra, оснащенного 40 МБ ОЗУ, жестким диском на 500 МБ и платами, обеспечивающими управление ЭЦП, Ethernet-соединение, возможности захвата кадров, модем, и четыре дополнительных последовательных порта. На станции также установлено оборудование, используемое для работы системы EDS.

Рисунок 5. Схема, показывающая расположение лаборатории и используемую локальную сеть.

В лаборатории SEM также есть проекционная система, которая связана с SEM и серверным компьютером. Это позволяет отображать экраны SEM и компьютера на большом экране в учебных целях. Инструктор может выбрать дисплей для проецирования с помощью инфракрасного пульта дистанционного управления. Проекционная видеосистема позволяет инструктору указывать особенности, присутствующие на изображении с микроскопа в реальном времени, без необходимости ходить на каждую удаленную станцию или прерывать текущий анализ на какой-либо конкретной станции.

Сеть лабораторий работает с использованием программного обеспечения Timbuktu ® . 1 Это программное обеспечение позволяет работать в двух режимах: мониторинг или управление. В режиме монитора операторы на удаленных станциях могут только наблюдать за происходящим на экране серверного компьютера действием; управление позволяет осуществлять прямое управление, как если бы оператор лично сидел за серверным компьютером. В типичной лаборатории управление микроскопом передается от одного рабочего места к другому, что позволяет каждому студенту одинаковое время работать с микроскопом, в то время как остальные студенты наблюдают. Поскольку все студенты постоянно подключены к серверу, управление микроскопом осуществляется простым щелчком мыши. Преподаватель всегда может отменить любые компьютерные команды, используя ручки консоли микроскопа.

Микроскоп управляется программой Scope, 2, написанной в Университете штата Айова. Scope позволяет контролировать различные рабочие параметры микроскопа и был разработан для адаптации к более продвинутым моделям или машинам разных производителей.Главный экран управления Scope показан на рис. 6. JEOL 6100 предоставляет только ограниченный доступ к параметрам управления микроскопом, требуя выбора ускоряющего напряжения, насыщения луча и всех начальных шагов юстировки, выполняемых с консоли микроскопа. Однако с помощью Scope учащиеся могут изменять фокус, увеличение и ток зонда, а также иметь доступ к другим параметрам, таким как автоматическая яркость и контрастность, текстовый редактор, сканирующие катушки и затвор, используемый для фотографирования. Область находится только на сетевом сервере и доступна только учащемуся, использующему Timbuktu в режиме управления.

Рис. 6. Вид консоли из программы Scope, разработанной в Университете штата Айова для управления микроскопом.

После того, как учащиеся выбрали подходящую область и получили удовлетворительное изображение, изображение может быть получено с помощью платы захвата кадров, имеющейся на компьютере каждой станции. Затем анализ изображения можно выполнить с помощью Image, условно-бесплатной программы, разработанной Национальным институтом здравоохранения. 3 Эта программа позволяет учащимся анализировать микрофотографии для определения таких факторов, как размер частиц или процентное содержание фаз. Типичный снимок экрана из программы Image показан на рис. 7.

Рисунок 7. Типичный экран из программы Image.

Используемая система EDS также контролируется сетевым сервером. С помощью программного обеспечения для сбора данных под названием Microplus ® 4 спектрометром можно управлять с помощью Timbuktu так же, как Scope используется для управления РЭМ. После получения спектра его можно сохранить на любой удаленной станции. Типичный экран этой программы показан на рис. 8.

Рис. 8. Типичный экран из программы Microplus.

В дополнение к обсуждаемому управляющему программному обеспечению для Macintosh был написан пакет учебных пособий, в котором учащимся предоставляется дополнительная информация. 5 Этот пакет содержит модули, которые охватывают различные темы, такие как базовая конструкция и работа микроскопа, обратное рассеяние и вторичное изображение, а также рентгеновский анализ. Студенты могут использовать это программное обеспечение, чтобы получить краткое введение в конкретные концепции, которые необходимо исследовать и продемонстрировать в лаборатории, или просмотреть принципы, изученные в предыдущих лабораториях. Страница из этого пакета показана на рис. 9.

Рис. 9. Типичный экран учебной программы SEM, написанной в Университете штата Айова.

Поскольку программное обеспечение для анализа изображений и EDS находится на каждой удаленной станции, учащиеся, не участвующие активно в работе с микроскопом, могут анализировать или обрабатывать полученные данные для включения в свои соответствующие отчеты, одновременно просматривая текущее изображение на видимом РЭМ. на телевизионном мониторе удаленной станции. Это позволяет параллельно обрабатывать данные всеми учащимися, создавая более эффективное лабораторное обучение. Кроме того, пакет учебных материалов позволяет учащимся в любое время повторить основные понятия, которые они могут не понять.

Комбинация этих программных пакетов позволяет всем учащимся участвовать в работе в любое время, когда они не активно работают с микроскопом. Когда требуется управление микроскопом, это достигается просто и быстро одним щелчком мыши. Таким образом, обучение улучшается, а продуктивность лабораторного периода увеличивается.

Наиболее важным недостатком интерактивной лаборатории является сам микроскоп, который ограничивает степень компьютерного управления, доступного операторам с удаленных станций. Отсутствие доступа к элементам управления выравниванием не позволяет учащимся получить полный инструктаж по работе с оборудованием; однако доступны более новые инструменты, которые более полно интегрируют работу микроскопа в среду персонального компьютера и должны хорошо подходить для реализации многопользовательской концепции.

Университет штата Айова обладает обширной компьютерной сетью, обеспечивающей доступ через Ethernet к всемирной паутине Интернета и подключение практически к любому месту на территории кампуса. Это обеспечивает круглосуточный доступ к лаборатории SEM практически с любого подключенного к сети компьютера в кампусе или за его пределами. Эта гибкость используется несколькими способами. Студенты могут получить доступ к сети прямо из дома, и им не нужно возвращаться в лабораторию, чтобы получить данные или изображения, хранящиеся на удаленных станциях. Преподаватель может наблюдать за сервером и управлять им как с офисного, так и с домашнего компьютера с помощью Timbuktu. Студенческая работа серверного компьютера может быть просмотрена и при желании переопределена. Образец можно просмотреть через соединение Ethernet, получив изображение микроскопа с помощью платы захвата кадров и условно-бесплатного программного обеспечения Image. Таким образом, преподаватель может следить за действиями учащихся, не находясь в классе.

Недостаток использования сетевого программного управления, а не аппаратного управления для управления микроскопом, связан со скоростью отклика системы.Хотя это не является серьезным недостатком, дистанционное управление с помощью Timbuktu происходит медленнее, чем прямое управление микроскопом с каждой станции по выделенной линии. Недавнее обновление до Timbuktu Pro ® значительно увеличило скорость сети, значительно улучшив работу сети; однако, если желателен еще более быстрый ответ, скорость может быть дополнительно увеличена за счет размещения Scope на каждой удаленной станции. Прямое подключение каждой станции к порту RS-232 микроскопа через блок переключателей, аналогичный используемому для управления джойстиком, позволяет инструктору переключать управление между станциями. Такая ситуация может подойти для небольшого класса.

Однако большое преимущество использования программного обеспечения заключается в том, что оно позволяет управлять микроскопом и управлять им из любого места, где имеется необходимое программное обеспечение. Именно эта гибкость открывает интересные возможности для распространения многопользовательской концепции на промышленные и исследовательские среды.

Поскольку концепция программного управления позволяет управлять СЭМ с любого соответствующим образом оборудованного компьютера в Интернете, были установлены связи с местной средней школой, чтобы предоставить учащимся, изучающим физику, биологию и химию, возможность увидеть образец. почти в прямом эфире из школьного класса. Небольшие цифровые камеры в классе и лаборатории SEM позволяют проводить видеоконференции между старшеклассниками и оператором SEM. Сетевое программное обеспечение Timbuktu позволяет учащимся старших классов наблюдать за изображением СЭМ и набором спектров ЭДС на экране своего компьютера. Эти первоначальные результаты доказывают, что концепцию многопользовательского SEM можно распространить из лаборатории практически в любое место.

В рамках этого проекта разрабатывается страница для всемирной паутины, которая позволит заинтересованным лицам загружать различные СЭМ-изображения насекомых, растений и материалов. Еще одна запланированная функция будет содержать видеоизображение СЭМ, что позволит зрителям наблюдать за студентами и исследователями, проводящими свои исследования.

Многопользовательский SEM может применяться не только в сфере образования, но и во многих других областях. Например, мы ожидаем, что система может работать в исследовательском центре. В то время как техник по-прежнему будет нести ответственность за вставку образца в микроскоп, отдельные ученые могут получить доступ к SEM из своих соответствующих офисов. Ученые могли проводить фактическое исследование или просто отслеживать результаты, которые видел технический специалист. Результаты могли быть немедленно просмотрены целой командой исследователей либо в их офисах, либо в конференц-зале. Управление микроскопом можно было быстро и просто передавать между исследователями, позволяя по очереди просматривать разные образцы или разные области одного образца. В любом случае результаты анализа будут известны мгновенно, а изображения и данные можно будет быстро включить в документ или передать в электронном виде другим исследователям.

Аналогичную схему можно рассмотреть и в промышленных условиях. Персонал производства и контроля качества может быть связан напрямую с оборудованием SEM компании, что позволяет им просматривать изображения и исследовать образцы, не покидая своего рабочего места. О потенциальных проблемах, выявленных оператором SEM, можно было немедленно сообщить инженерам, ответственным за производство. Инженер может лично осмотреть подозрительную деталь, передать информацию и изображение другому задействованному персоналу и принять немедленные меры для устранения любых проблем. Такое расположение ускорит передачу информации и повысит производительность.

В этих сценариях не требуется подробного обучения, поскольку программные элементы управления могут быть ограничены простым перемещением предметного столика и управлением увеличением и фокусировкой. В настоящее время на рынке представлены приборы, которые позволяют управлять этими параметрами с помощью компьютера; таким образом, пользователю потребуется очень мало обучения, прежде чем он сможет воспользоваться основными возможностями микроскопа. Любого потенциального пользователя можно легко обучить элементам управления с клавиатуры, необходимым для работы с микроскопом, получения необходимых данных и передачи их соответствующему персоналу.

Еще одним преимуществом является то, что время в пути до места расположения СЭМ не теряется, поскольку экран компьютера и клавиатура могут быть размещены практически в любом месте. На самом деле SEM необязательно должен находиться даже на территории предприятия, он может находиться в любой точке мира, где есть доступ к Интернету.

Несмотря на то, что подобные сети могут быть очень легко реализованы практически в любом учреждении, имеющем подходящую РЭМ и доступ к минимальной компьютерной поддержке, разработка будущих микроскопов и лабораторий по характеристике материалов является наиболее многообещающей для использования преимуществ многопользовательской концепции РЭМ. .Те, кто покупает новые инструменты, должны учитывать доступные компьютерные средства и сетевые возможности на предполагаемом месте SEM и включать приобретение соответствующего оборудования и программного обеспечения в общий план покупки. Производители микроскопов должны осознавать, что покупатели желают иметь современный компьютерный доступ и возможность подключения. Новые микроскопы должны проектироваться и изготавливаться с учетом встроенных возможностей Ethernet, компьютерного перемещения предметного столика и управления параметрами микроскопа.

Нет никаких препятствий для широкого внедрения и использования многопользовательской СЭМ-микроскопии, которые нельзя решить путем тщательного планирования и готовности внедрить современные компьютерные методы работы.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), тип электронного микроскопа, который состоит из трех основных систем: (1) электронной пушки, создающей электронный пучок, и конденсорной системы, которая фокусирует пучок на объекте, (2) система формирования изображения, состоящая из объектива, подвижного предметного столика, промежуточной и проекционной линз, которые фокусируют электроны, проходящие через образец, для формирования реального сильно увеличенного изображения, и (3) система регистрации изображения, преобразующая электронное изображение в форму, воспринимаемую человеческим глазом. Система записи изображения обычно состоит из флуоресцентного экрана для просмотра и фокусировки изображения и цифровой камеры для постоянной записи. Кроме того, требуется вакуумная система, состоящая из насосов и связанных с ними манометров и клапанов, а также источников питания.

Электронная пушка и конденсатор

Источником электронов, катодом, является нагретая V-образная вольфрамовая нить или, в высокопроизводительных приборах, остроконечный стержень из материала, такого как гексаборид лантана. Нить окружена управляющей сеткой, иногда называемой цилиндром Венельта, с центральным отверстием, расположенным на оси столба; вершина катода расположена на уровне или чуть выше или ниже этой апертуры. Катод и управляющая сетка находятся под отрицательным потенциалом, равным требуемому ускоряющему напряжению, и изолированы от остальной части прибора. Конечным электродом электронной пушки является анод, имеющий форму диска с осевым отверстием. Электроны покидают катод и экран, ускоряются к аноду и, если стабилизация высокого напряжения достаточна, проходят через центральное отверстие с постоянной энергией. Контроль и юстировка электронной пушки имеют решающее значение для обеспечения удовлетворительной работы.

Интенсивность и угловая апертура луча контролируются системой конденсорных линз между пистолетом и образцом. Для сведения луча на объект можно использовать одну линзу, но чаще используется двойной конденсор. При этом первая линза является сильной и создает уменьшенное изображение источника, которое затем отображается второй линзой на объекте. Такое расположение экономит пространство между электронной пушкой и предметным столиком и является более гибким, поскольку уменьшение размера изображения источника (и, следовательно, окончательный размер освещенной области на образце) можно широко варьировать, регулируя первый объектив. Использование небольшого размера пятна сводит к минимуму нарушения образца из-за нагрева и облучения.

Система создания изображений

Сетка образца находится в небольшом держателе на подвижном предметном столике. Линза объектива обычно имеет короткое фокусное расстояние (1–5 мм [0,04–0,2 дюйма]) и создает реальное промежуточное изображение, которое дополнительно увеличивается с помощью линзы или линз проектора. Один объектив проектора может обеспечить диапазон увеличения 5:1, а за счет использования сменных полюсных наконечников в проекторе можно получить более широкий диапазон увеличения. В современных приборах используются две проекционные линзы (одна из них называется промежуточной линзой), что позволяет увеличить диапазон увеличения и обеспечить большее общее увеличение без соразмерного увеличения физической длины колонны микроскопа.

Из практических соображений стабильности и яркости изображения микроскоп часто используется для конечного увеличения на экране в 1000–250 000 раз. Если требуется более высокое конечное увеличение, его можно получить с помощью фотографического или цифрового увеличения.Качество конечного изображения в электронном микроскопе во многом зависит от точности различных механических и электрических регулировок, с помощью которых различные линзы совмещаются друг с другом и с осветительной системой. Объективы требуют источников питания высокой степени стабильности; для высочайшего стандарта разрешения необходима электронная стабилизация с точностью до одной миллионной доли. Управление современным электронным микроскопом осуществляется с помощью компьютера, и имеется специальное программное обеспечение.

Запись изображения

Электронное изображение является монохроматическим и должно быть сделано видимым для глаза, либо позволяя электронам падать на флуоресцентный экран, установленный в основании колонки микроскопа, либо путем захвата изображения в цифровом виде для отображения на мониторе компьютера. Компьютеризированные изображения хранятся в таком формате, как TIFF или JPEG, и могут быть проанализированы или обработаны перед публикацией. Идентификация определенных областей изображения или пикселей с заданными характеристиками позволяет добавлять ложные цвета к монохромному изображению. Это может помочь в визуальной интерпретации и обучении, а также может создать визуально привлекательную картинку из необработанного изображения.

Читайте также: