Главные Новости
Владимир Зеленский Техно Кино Автоновости
Электронный микроскоп приобретает магнитные сверхспособности
Автор: Allnewsua.live

Впервые в мире мощный просвечивающий электронный микроскоп (ТЭМ) получил необычайно новые возможности обзора, которые позволяют ему просматривать магнитные материалы в беспрецедентных деталях. Инновационное обновление модифицирует ключевой функциональный компонент типичного дизайна TEM. Это позволяет ПЭМ исследовать магнитные образцы, которые обычно не могут быть просмотрены такими устройствами. Обновление открывает широкий спектр исследовательских возможностей.

Каждый раз, когда создается новое изобретение для исследования какой-то части реальности, оно расширяет наши горизонты. Примерно на рубеже 17-го века первые микроскопы открыли нам доступ к микроорганизмам, а телескопы привели далекие планеты в глаза астрономов. Перенесемся в 20 век, и электронные микроскопы в конечном итоге позволили людям увидеть отдельные атомы. Эти устройства изменили наш мир, но у них было одно серьезное ограничение - до сих пор.

Так в чем же проблема с ТЕА?

ТЕМ работают, пропуская пучок электронов через образец, чтобы создать изображение на датчике позади образца. Магнитная линза фокусирует луч до того, как он достигнет образца. Это аналогично тому, как работает оптический объектив камеры. Однако, поскольку линза в ПЭМ является магнитной, это исключает возможность визуализации магнитных материалов, поскольку и линза, и образец будут мешать друг другу, разрушая данные и, возможно, даже повреждая дорогостоящее оборудование.

Это ограничение вызывает сожаление, поскольку магнитные материалы не только интересны, но и имеют решающее значение для большей части современного общества. Практически все электронные технологии каким-то образом используют магнитные материалы. Профессор Наоя Шибата из Высшей инженерной школы Токийского университета и его коллеги, в сотрудничестве с JEOL Ltd., были разочарованы, но не скованы этим препятствием, и решили, что TEM должны быть обновлены.



«Я провел годы, исследуя магнитные материалы, включая металлы и керамику», - сказал Шибата. «Существуют разные микроскопы, которые могут просматривать магнитные материалы, такие как сканирующие электронные микроскопы (СЭМ), но в отличие от ПЭМ, они видят только внешнюю поверхность образцов и имеют гораздо более низкое разрешение. Суть проблемы с ПЭМ заключается в том, что образец помещается внутрь магнитной линзы. Итак, мы исследовали способы обойти это и, наконец, у нас это получилось! »

Как команда решила проблему?

Решение элегантно простое (по крайней мере, в принципе). Поместите некоторое расстояние между образцом и линзой; это удерживает образец в магнитной изоляции, поэтому два компонента не могут магнитно мешать. Такое разделение обычно размыло бы полученное изображение, но Шибата и его коллеги поместили вторую линзу позади образца, которая возвращает изображение в фокус.

Конечно, теория и особенно инженерия гораздо сложнее, чем это описание, но это основная идея. В действительности, существует большое количество деформации или аберрации изображения, которая возникает при использовании двух линз. Однако в последние годы была изобретена система коррекции аберрации линзы (LAC), которую команда включила в их модернизацию.

LAC принимает форму магнитного объектива другого типа, который дополняет основные. Возвращаясь к аналогии с объективом камеры, если бы вы открыли один из них, вы увидите, что иногда существуют десятки стеклянных элементов, составляющих систему фокусировки, каждый из которых предназначен для исправления некоторой аберрации или другого оптического дефекта с помощью основного объектива. Но помимо контроля магнитного поля были проблемы, которые бросали вызов команде.

«После того, как мы установили систему с двумя объективами и LAC, было больно видеть много шума на наших тестовых изображениях», - продолжил Шибата. «Одной из причин этого было постороннее изменение температуры, магнитные поля и физическая вибрация от внешней среды - автомобилей, поездов и тому подобное. Поэтому мы приложили большие усилия, чтобы охладить лабораторию без шумного кондиционера. Мы также добавили активные механические демпферы, чтобы отменить нежелательное движение. И наконец, это работает ».



Теперь он существует, что вы можете с ним сделать?

ТЕА, который может просматривать магнитные материалы, открывает совершенно новое окно в мир материаловедения. Наконец, Шибата может подробно изучить металлы и керамику, что может привести к созданию новых упругих материалов. Физики могут изучать магнетизм в самых маленьких масштабах, чтобы исследовать такие приложения, как сверхбыстрые спинтронные компьютеры или магнитные накопители большой емкости. И с разрешением около одного ангстрема (одна десятая миллиардная часть метра), Шибата надеется непосредственно увидеть магнитное поле отдельного атома, которое никогда не было видно раньше.

«Создавая эту деликатную систему и устанавливая ее в электронном микроскопе, мы почувствовали, что мы проводим операции на сердце», - заключил Шибата. «Но все время и усилия, которые мы вложили в это, абсолютно стоят того, чтобы увидеть невероятные образы, которые мы, наконец, можем создать. Я надеюсь вдохновить новых исследователей в этой области для изучения того, что эта технология может сделать и к чему это может привести ».

Перекладено з EN: Technology Org.


Читать также: