图片来源：Ruth Black/Shutterstock.com
2019年，在汉密尔顿麦克马斯特大学（McMaster University）的加拿大电子显微镜研究中心的研究员中，在2019年的巡回赛中，制作了世界上最小的姜饼房。“精心制作”一词是准确的，因为细节的水平很精致。
姜饼屋的墙壁质感丰富，粗壮的砖烟囱，门上的花环和加拿大国旗形状的鞋垫。但是房屋最令人惊讶的特征是它的尺寸 - 少于10微米（千分尺或µm为10-6m）高度（与灰尘颗粒或花粉的大小相当），并用硅的单晶雕刻而成。
科学家将微小的房屋放在一个小型雪人的顶部，这些雪人是用镍紫锂铝制合金雕刻而成的，用作现代锂离子电池中的阴极材料。构成旁边的人头发强调了物体的显微镜。
高科技材料雕刻显微镜结构是现代扫描电子显微镜（SEM）的显着力量的优雅演示。亚博网站下载
加拿大研究人员建造姜饼房只有1/10的头发
视频来源：CBS 17/YouTube.com
电子束
在SEM中，样品表面被“照明”，具有聚焦的电子束与光学显微镜中的光或聚焦光束相同。电子束是通过使用电磁场形成的，并在样品表面上以栅格模式进行扫描。
了解有关显微镜设备的更多信息app亚博体育
检测并分析了散射背部的电子（后冰冰的电子或BSE），或从样品的最上方原子层（二次电子或SE）敲出并分析并分析以提供标本表面的像素图像分辨率在亚纳米级上（纳米或NM为10-9m）。
单击此处以了解有关电子束源的更多信息
离子束
电子不是唯一可以通过使用电磁场加速和聚焦的带电颗粒。yabo214在与SEM非常相似的聚焦离子束（FIB）仪器中，使用了一个离子束（由于缺乏或过量的电子而导致的净电荷原子）用于探测样品表面。
在现代的纤维显微镜中，使用了甘露（GA）的离子 - 它们比电子重130,000倍，并且具有更高的动量。因此，焦点离子束可以通过纳米精度从样品表面敲出整个原子，可以直接修改或“磨”样品表面。通过仔细控制离子束的参数，可以执行非常准确的纳米机械制品以产生微小的组件或去除不需要的材料。
双光束FIB-SEM仪器用于纳米化的仪器
当FIB与SEM结合使用时，FIB变得更加强大，因为这为Fib修饰的表面提供了直接的高分辨率SEM成像。这是加拿大研究人员用来雕刻微观姜饼房的FIB-SEM工具。
这些仪器的日常应用是多种多样的：从硬材料（例如金属，玻璃，陶瓷）或多层半导体结构（不能通过切割工具切成薄片）到制备超薄素亚博网站下载可以通过透射电子显微镜（TEM）以及微型和纳米尺度结构的制造来研究电子透明层。离子束点大小约为5–10 nm，因此可以创建纳米大小的特征。
纳米级断层扫描
Another ‘specialty’ application of the FIB-SEM technique is the nano-tomography of objects with complex internal structure (such as semiconductor devices, biological cells, and metal alloys), where the elucidation of the spatial distribution of the structural features, the number of features per unit volume, and the feature connectivity is of great interest.
该过程涉及样品（通过使用离子束）的顺序切片，并随后通过电子束对相应的横截面进行成像。组合各个横截面会创建样品内部结构的三维表示或横向图。
2017年，美国霍华德·休斯医学院（Howard Hughes Medical Institute）的一群研究人员在空间分辨率，自动连续数据获取（几个月内）和高级数据分析算法方面设法使该技术达到了限制。
这允许映射哺乳动物神经组织中神经元的互连性果蝇（小果蝇）大脑处于前所未有的细节水平。
元素分析
纳米学可以与能量色散X射线（EDX）分析相结合，该分析可以提供有关样品中建筑材料的信息。亚博网站下载当与高能电子（SEM中的成像光束）相互作用时，样品的原子以特定的能量发射X射线（取决于原子中的电子壳的占有率），这是材料的指纹。
通过检测来自未知组合样品样品的特征X射线的能量，可以识别样品中所有不同的化学元素。
SEM-FIB-EDX技术允许在小鼠泌尿膀胱上皮的癌组织中对暴露细胞的直接化学分析（通过fib“铣削”）进行，如斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的研究小组在2019年所证明。
电子束图案和光刻
SEM的电子束也可用于创建纳米级图案和结构。与FIB对样品表面的直接修饰不同，电子束光刻（EBL）涉及覆盖在固体基板上的薄聚合物层（抗）。抵抗层对电子敏感，并在暴露于电子束的区域中更改其性能。
可以开发出光束将梁写入抗性的模式（正或负），然后通过蚀刻或沉积方法转移到底物上。2019年，来自英国诺丁汉大学的研究人员使用EBL创建了世界上最小的元素周期表，仅在抛光的硅基板上创建了14 µm x 7 µm的尺寸。每个元素符号跨越大约100 nm，而符号外的线的宽度小于30 nm。
这张纳米级周期表清楚地证明了科学家在日常工作中使用的工具和技术的能力，以更深入地了解各种材料和过程中的结构 - 官能功能关系。亚博网站下载像这样的项目有助于发展更广泛的受众的科学好奇心。
来源和进一步阅读
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。