快速发展电子显微镜的未来

在这次采访中，Jacob P. Hoogenboom博士从Afft的应用科学教师谈到了Azom关于使用FAST-EM，新的自动超快速多束电子显微亚博老虎机网登录镜进行电子显微镜的发展。

你能简单介绍一下你的团队和你们在做什么吗?

我在代尔夫特理工大学的副教授，和我带领我自己的研究小组。我也对标题显微仪器和技术的一个部分，包括像我这样的五个主要研究者。

我的团队正在开发新的显微镜技术和仪器，特别是在光镜和电子显微镜之间的边界。我们试图通过将两种模式结合在一个单一系统中来弥合这两种模式的局限性。这为我们提供了新的成像能力，超越了目前的可能。

您能否告诉我们一些联盟，开发了快速的系统系统和代表代表德尔维特理工大学在此演出的角色？

联盟旨在将商业产品从原型多梁中取出扫描电子显微镜（SEM）在代尔夫特这里开发。这种发展已经持续了很长一段时间，从开始之前，我在代尔夫特理工大学。

组彼得Kruit，谁也是相同的部分的一部分，开始开发多波束电子源和显微镜在2000年左右，在那个时候大多为电子光刻应用，所以尚未用于成像。

在过去几年中，我们的小组，特别是在我在做的工作中，看起来更多在生物学应用中。我们对生物研究问题的多光束成像感兴趣。在大约12年前在Tu代尔夫特开始时，我们开发了一种集成显微镜，组合光和电子显微镜，以及从那项工作，delmic.纺出来。

后来，我们认识到，集成显微镜也可被用作检测器，用于多波束SEM专门用于生物样品。然后将其通过随后也其他形式的检测和成像的已探索并入在已经显示的初步结果的原型和为其。基于集成的显微镜检测证明是非常成功的。该联盟的宗旨是建立一个第一功能模型和后来的商业产品。

除了代尔夫特理工大学和Delmic，该财团还包括Technolution和默飞世尔，原名费，我们与他们已经有很长的合作关系。

什么是一些当前的扫描电子显微镜的限制？

电子显微镜是用于以最高的分辨率成像材料的进入技术。亚博网站下载对于扫描电子显微镜，这约为一个纳米。通过将光束聚焦在一个小区域中，然后从该单个位置收集信号来达到该分辨率。

现在，你必须获得的信号在一段时间内获得检测信号，你可以转化为一个像素，并移动到下一个像素。一个主要的限制来自于一个事实，如果你看的东西与长度尺度，这样的像素大小，这需要很长时间去宏观的长度尺度。

在一个合理的时间，你可以扫描面积非常小，通常在几百微米平方的顺序。这是一个缺点，即一个多光束显微镜滑车。

具有电子显微镜的另一个限制是它只能成像固定样品 - 死原料，没有生命或动态过程。亚博网站下载

在开发快速的时候，您是如何考虑这些限制的？

FAST-EM真的是吞吐量限制 - 图像采集时间的限制。你可以用两种方式来实现这一目标。人们可以减少扫描单个像素所需的时间，我们正在研究这样做的方法。我们开发的探测器我们为快速攻击而开发，因为它允许比普通电子检测器的每像素更快的成像。

然而，如果你可以将波束的数量相乘，吞吐量将会上升最多，因为你将扫描的区域乘以波束的数量。例如，如果你能用100束光束进行扫描，那么你的扫描速度将是单束系统的100倍。

提出这一点的主要实现之一，它已经在Pieter Kruit的工作中完成的，如果您有扫描电子显微镜，只有您从源源抽取的电流的一部分，进入电子束以进行成像。

为此，你使用一个非常小的光圈，这导致电子显微镜中光束的开口角度非常小。这与光学显微镜不同，光学显微镜通常使用大的打开角度。孔径需要很小，因为电子显微镜会受到开角较大光束产生的像差的限制。

当您将此光圈放在源后面时，您将丢弃从源中提取的大量电流。主要思想是，如果您置换了一系列孔径，则每个孔径产生具有小开口角度的小束。因此，您可以使用当前丢弃的电流，并且您的众多光束通过电子显微镜聚焦到样品上。

FAST-EM也是自动化的电子显微镜。成像和分析大型和多个样品时，这是怎么有利？

一些扫描电子显微镜已经以半自动化的方式操作。但通常情况下，如果你扫描一个区域，你必须移动样本或光束来扫描下一个区域。

图片来源:Delmic

如果要进行合成图像，则所有这些区域都需要具有一个小的重叠区域，然后它们必须缝合在一起。快速的系统已经拥有所有脚本要这样做。从一个可视部分导航到下一个视觉部分已包含在其用户软件中。

如果运算符必须选择下一部分或下一节，则您可以使用MultiBeam获得一些吞吐量，但您仍然在手动操作中丢失时间。然后这成为下一个瓶颈。我认为这是一个逻辑的步骤，如果你加快采集，你应该进入自动采集。如果操作员不断地手动改变事物，它变得非常无聊。

发现FAST-EM MULTIBEAM电子显微镜这里

FAST-EM可以在生命科学中有许多应用。亚博老虎机网登录你能描述一些主要用途吗？

在生物医学科学中，大多数电子亚博老虎机网登录显微镜是在成像设备中进行的。在这里，你有一个经验丰富的设备和操作人员，帮助你准备你的样品，做成像，或帮助你成像。

大多数这些设施由他们可以处理的样本数量的限制。我认为，FAST-EM可以解除这个限制。它可以让一个设备处理来自教师或在医院外面更多的样本。

另一件事是目前，扫描区域需要很长时间，操作员将选择要扫描的区域并将该数据提供给客户。使用FAST-EM，您可以获取完整的示例并将该数据发送给用户或与用户共享。用户可以浏览数据，就像他在显微镜后面一样。

用户也可以在感兴趣的区域之外看，其他人可以向该区域寻求感兴趣的区域。它可以在人之间共享。数据可以开放，可供无机会使用电子显微镜或准备这些样品的人使用。发现超越你实际寻找的东西是一个先决条件。

可以处理更多样品。这在案例中是重要的，例如您有疾病类型和寻找偏差的情况。这里，比较人或动物模型或不同细胞或组织类型之间的数据来得出结论，看看各种变异性。这是可以使用此系统完成的。

在正常情况下你只能获得一个样本的时间里，你现在可以获得100个样本。你可以得到相关的统计数据。我认为这是一个非常重要的应用领域。

人们正在探索的另一个区域是卷成像。通常，您将样本分为电子显微镜，如果收集顺序部分，并且您跟踪部分的顺序，则通过扫描它们，您可以重新扫描3D图像。

这已探索在过去几年中，并使用这种技术的人数急剧增加，但吞吐量是一个瓶颈。体积典型地限制。

使用FAST-EM，我们可以进入更大的卷。例如，它可以用于全模型动物大脑来映射所有神经元的连接。现有机器初始结果，这通常具有超过一年的收购时间。

这现在可以减少到几天，这意味着您可以跟踪多个样本，多种模型系统，多种动物大脑，并获得比较分析。

你认为这种显微镜可以帮助克服面临的一些其他电子显微镜所面临的挑战和科学问题提供答案，没有答案到现在？

也有其他的多束电子显微镜的尝试，也有人尝试使用，例如，几个平行的显微镜。

有一个很大的优势在一个显微镜做的一切，因为这是不现实的有100倍平行电子显微镜，尤其是当FAST-EM的价格大约只有常规SEM的两倍的价格。这是一个显著的差异，给了它在平行100倍显微镜竞争。

图片来源:朗格汉斯岛。样本由格罗宁根大学医学中心吉普曼实验室提供。

另一个优点是多光束使用变速器检测，这非常适合于组织成像。您得到的图像与通常从常规SEM或常规透射电子显微镜（TEM）的生物学家相似。我认为这也是一个很大的优势，因为它意味着他们在样品准备中不必做任何不同的事情。

什么电子显微镜样子的未来？你相信，随着技术的不断进步，吞吐量将继续增加？

我认为这仅仅是一个开始。现在我们可以去更多的样本，以更大的体积，并获得样本间的变异，这将打开在技术方面和生物学方面的许多新的问题。

它需要在显微镜过程中自动化，并且在数据分析中也需要自动化。我想到最终，我们可能会远离寻找和分析自己，以便实际提取来自这些图像的数据来获取我们的研究问题的答案。

显然，人们希望进入更大的规模。映射大脑后，您可以想到与整个神经系统有关的方式，这是一个相互连接的生物系统。这将在更大的长度范围内进行工作。

您的研究组是系统的早期采用者。系统将如何改变您的研究，以及您研究中的下一步是什么？

我们是尝鲜，我们的发起者，我认为这是一个有点双重角色。我们在代尔夫特理工大学在这里做的工作为我们提供了我们的应用研究方面的独特机会。

它为我的研究领域提供了新的可能性——相关的光电子显微镜，特别是在神经元或系统发展方面。的电子显微镜现在将给出过去只有光学显微镜才能研究的体积和区域。

我们可以在更长的尺度上把这两种模式联系起来。这带来了许多研究问题和对新技术的要求，特别是在合并数据方面。

我们将在这里拥有商业多梁系统，并吸引了具有生物生命科学相关问题的用户的事实，也将使我们与反馈和进一步的要求联系。亚博老虎机网登录

这将推动我们思考下一个技术以及我们应该开始思考什么发展基于经验和人们使用显微镜时的研究问题。

另一个是它让我们看看进一步的创新。基于系统如何执行，我们如何调整这种性能，以及我们如何优化其性能，它将为我们提供关于如何进一步扩展到更多梁，更高吞吐量，更高分辨率的线索以及如何从一个放大率移动到更多另一个以或多或少的无缝方式。

关于jacob hoovenboom.

Jacob Hoovenboom是代尔夫特理工大学的副教授。他的研究小组侧重于多模态和多尺度显微镜的仪器和方法的开发。研究主题包括相关的光和电子显微镜，超级化和阴极发光，超快光 - 电子泵探针显微镜，大规模成像和光电 - 物质相互作用的基础。此外，Hoovenboom在新技术的概念阶段积极合作，具有生物医学显微镜的专家，以讨论和探索所需的努力，例如探测，样品制备和生物应用。他是荷兰电子显微镜基础设施（NEMI）的Delmic BV和董事会成员的联合创始人和监督委员会成员。

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