Сканирующая электронная микроскопия глаза мухи в искуственных цветах

    image
    Всем доброго времени суток. Хотелось бы поделиться одной, на мой взгляд, интересной картинкой, которую я сделал в одной из лабораторий нашего университета. Это глаз мухи, запечатленный в электронный микроскоп и затем переведенный в искусственный цвет. Чуть ниже я объясню вкратце, что такое сканирующая электронная микроскопия и как был получен этот снимок. Картинка большая, поэтому помещаю её под кат, оставляя тут только фрагмент.


    image

    Для начала, что такое SEM — Scanning Electron Microscopy. Если хотите почитать в деталях, то на русской Википедии достаточно неплохая статья на эту тему, в дополнение к этому было бы неплохо посмотреть и английскую статью. Но если вкратце, то Сканирующая Электронная Микроскопия, или, как наверное, было бы более правильно называть, Растровая Электронная Микроскопия вещь относительно простая. Сфокусированный электромагнитными линзами пучок электронов сканирует образец — точно так же как в древних ЭЛТ телевизорах сканировался экран, покрытый люминофором. Из-за высоких напряжений — (рабочие напряжения порядка 1-30 kV) электроны имеют высокую энергию, и, когда бомбардируют образец — там происходит много всего. Но самое главное — это две вещи: выбиваются вторичные электроны (secondary electrons) и отражаются те, которыми бомбардируешь — они называются обратно-отраженные (backscattered electrons). Вторичные электроны — это те, которые вихлялись в образце в зоне проводимости и выбить их было в общем-то делом нетрудным. Из-за того, что энергия их не так велика, а выбиваются они по всему объему, куда доходит пучок сканирующих электронов — из образца выбираются только те, что в приповерхностном слое. Отсюда — информация о топографии поверхности образца. Обратно-отраженные — имеют энергии повыше, и, как правило, их количество зависит от рассеиваюзих центров — чем тяжелее\больше ядро, тем лучше оно отражает. Поэтому обратно-отраженные электроны несут как в целом информацию о массовой контрастности материалов (не уверен, что это правильный русскоязычный термин). Другими словами, это Z-contrast, где Z — это атомный номер\масса ядра.

    Так как энергии обратнорассеянных электронов больше, они выходят из всего объема, который находится под воздействием сканирующего пучка, давая меньшее разрешение, чем у вторичных электронов.

    Затем все эти электроны собираются тем или иным детектором, который для каждой сканируемой точки дает информацию об интенсивности электронов. Само собой, что получаемое изображение — черно-белое.

    Теперь вопрос — как можно разукрасить такое изображение? Конечно, можно вручную в фотошопе, как позволяет фантазия, или просто превратить изображение в цветной монохром, но есть и способы получше.

    Эта фотография выше — на самом деле комбинация трех снимков. Эти снимки были сделаны при разных ускоряющих напряжениях — 10, 20, 30 kV. В таком случае рассеивающие и отражающие характеристики материалов немного разные. Т.е., комбинируя снимки, мы не только получаем данные о топографии, но и еще видим где у нас немного различные материалы — это не совсем Z-contrast, потому что одни и те же материалы в разных фазах могут давать разную картинку, но все же…

    Далее все просто — каждый черно-белый снимок был использован как один из RGB каналов для создания цветного снимка. Если заметите — антенны у мухи при разном ускоряющем напряжении отклоняются на разный угол, вызывая цветные артефакты.

    Другой способ получить разную контрастность различных участков образца — это использовать детектор обратно-отраженных электронов, такой, который имеет сектора, которые можно включать в произвольном порядке. Комбинируя сигнал от детекторов обратно-отраженных и вторичных электроном можно так же создать снимки в искуственных цветах. Я постараюсь сделать еще несколько снимков используя эти возможности, как только получу соответствующий допуск.

    Немного о том, как был приготовлен образец — у нас часто в демонстрационных и тренировочных целях берут какое-то насекомое, прилепляют его на липкую карбоновую ленту (кстати она видна в нижнем правом углу), покрывают тонким слоем металла и используют в качестве кошек, на которых тренироваться можно. Особой научной ценности такие снимки не несут, но показать школьникам на экскурсии или повесить на стенку можно.

    Зачем покрывать металлом? Ну так муха-то непроводящая. А представьте, сколько на нее электронов сыпется каждую секунду — их надо куда-то отводить, вот и покрывают тонким (~5нм) слоем золота или платины.

    На этом краткий экскурс заканчиваю — если будут вопросы, пишите.
    Можно посмотреть снимки, которые я выкладываю на своем универовском блоге, но они не такие интересные, как те, которые есть в Википедии.

    P.S. Фото в полном размере, показывает ужато — можно открыть в полный размер в новом окне.
    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 20

      +2
      вот это даааа…
        +1
        Муха живая была?
        До какого разрешения можно делать такие снимки?
          +2
          Муха, конечно, была давно мёртвая. Её уже высохшую, покрыли металлом, а это, заметьте, тоже в небольшом вакууме происходит.

          Разрешение — я на том, на котором сейчас работаю, могу, если образец удачный, рассмотреть неплохо объекты в несколько нанометров. Заявленное разрешение — 1.0 нм на 15 kV.

          В общем, это получается x800000

          На Википедии есть видео, которое вживую демонстрирует насколько можно приблизить.
            0
            А что у вас за машина? Просто интересно, тоже иногда приходится покрутить РЭМы.
              0
              Эта картинка была сделана на Hitachi SU-70, есть еще старый-старый SU-800, еще есть Jeol JSM-6390LV.

              Кроме этого есть несколько AFM, несколько XRD систем, есть TEM, FIB… Полный набор, короче :)
                0
                Классная штука. Я, в основном, на JSM-7001F работаю. Еще у нас две кванты есть, одна дуал-бим, вторая обвешана аналитикой (EDS/WDS, EBSD, CL). На следующей неделе начинаем ставить джеоловский TEM :)
                  0
                  Наш SU-70 тоже обвешан всем… ну как… для нанолитографии запихали в него GIS, теперь глючит помалу.

                  А кроме этого, встречаются сейчас SEM без EDS?
                    0
                    Да, конечно. Например, у нас на дуалбиме EDS нет. Там правда и фланцев свободных нет, куда его можно было бы воткнуть.
                      0
                      Ну согласен, если портов свободных нет, то да… :) Но ни разу не видел «голый» SEM.
            0
            Я думаю нет
            >прилепляют его на липкую карбоновую ленту (кстати она видна в нижнем правом углу), покрывают тонким слоем металла
            +1
            2 473,82 КБ (2 533 190 байт) 2 560px × 1 771px (в масштабе 757px × 524px)
            Пользователи с трафиком скажут вам спасибо… Хотя бы подкат засуньте, что ли…
              –1
              Поправил, но, конечно, хотелось бы, чтобы картинка висела не под катом, чтобы ее сразу было видно. А размещать две картинки — превью и полноразмер — не дело. Когда уже переведутся люди, которые считают мегабайты? :)
                0
                Еще раз переделал, все же превью решил сделать.
                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  0
                  > А размещать две картинки — превью и полноразмер — не дело.
                  Почему?
                    0
                    Наверное я все тако олд скул, и отношусь к топику здесь больше как к статье, а не посту в ЖЖ. А это значит какой-то формат — типа: текст-картинка-текст-картинка, а не текст-маленькая картинка — большая картинка-текст. Т.е. я смотрю, как в первую очередь это будет выглядеть напечатанным на бумаге.
                      0
                      Кстати, если подскажете, как сделатьтак, чтобы при просмотре в ленте показывалась маленькая превьюшка, а при просмотре самой статьи — показывалась только большая картинка, без превьюшки, буду вам очень благодарен. помню, в ЖЖ так можно было делать.
                        0
                        Ну вот какой смысл в статью пихать картинку по ширине 2500 пикселей, если она больше 750 не будет, а чтобы увеличить нужно сделать неочевидные действия — открыть саму картинку, попутно не потеряв эту статью. Если вам так уже нужно показать здоровую картинку (хотя и в 700 пикселей все видно), сделайте 2 картинки, одну 700 пикселей, с нее ссылка но большую.
                      +3
                      > Когда уже переведутся люди, которые считают мегабайты? :)
                      Вероятно тогда, когда переведутся провайдеры с помегабайтной оплатой и зверскими тарифами :)
                    +3
                    Не бритая какая-то :)

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое