Чтобы достичь столь невероятного результата, команде разработчиков проекта TEAM понадобилось «смешать» две техники — сканирующую и трансмиссионную электронные микроскопии (подробнее о них вы можете прочесть в нашей статье «Туннель в наномир»). В качестве основы использовался комбинированный сканирующий и трансмиссионный электронный микроскоп Titan компании FEI, на который устанавливались корректоры аберраций, произведенные немецкой фирмой CEOS GmbH, которые подняли возможности инструмента на качественно новый уровень.
Микроскоп позволяет непосредственно исследовать, как атомы комбинируются, формируя различные материалы, как происходит рост этих материалов и как они реагируют на внешние факторы и воздействия. По данным испытаний, проведенных группой TEAM, разрешение изображений достигало 0,5 ангстрем (0,05 нанометров) в режиме трансмиссионной микроскопии, и превышало эту величину в комбинированном режиме.
Говорит Ульрих Дамен (Ulrich Dahmen), руководитель проекта TEAM: «Будучи первым крупным совместным проектом в микроскопии, мы ставим перед собой амбициозные цели. И достижение порога в 0,5 ангстрем уже на первых этапах нашей работы — весьма значимый результат для всех, включая и нашего главного инвестора, американский Департамент энергетики, для которого мы и создаем самые мощные приборы в мире. Теперь мы намерены использовать возможности этого микроскопа для создания комплексного инструментария для изучения атомной структуры». Добавим, что в будущем году микроскоп-чемпион планируется установить в Национальной лаборатории Беркли, а полностью введен в строй он будет только к 2009−2010 гг.
Читайте также о новейшем и мощнейшем атомно-силовом микроскопе, созданном в Японии: «Атомы наощупь».
В погоне за тайнами науки человек построил уникальный, самый мощный в истории микроскоп. Благодаря ему появилась возможность увидеть сам фундамент всего нашего мира.
Электронный микроскоп «Соколиный глаз» получил разрешение менее 0,05 нм. Это вчетверо меньше диаметра атома углерода.
По сути, новый микроскоп представляет собой умелое сочетание двух предыдущих: трансмиссионного Titan и немецкого FEI.
Сквозь линзы видны не только атомы, но и их движения при комбинации различных материалов. Рост и динамика веществ также заметны.
В мире микроскопии постоянно происходит детальная разработка, а также усовершенствование различных технических приспособлений и устройств. Особое внимание уделяется оптическим приборам, которые активно используются не только в научно-лабораторных, но и в медицинских целях.
Одним из таких изобретений является электронный гигант под названием Titan. В нашей статье мы подробнее рассмотрим строение и работу этого устройства.
Самый мощный микроскоп
Построили Titan в конце 2008 года, а уже в 2009-м он был отправлен на место постоянной дислокации — в NCEM (National Center for Electron Microscopy), где был отлажен, испытан и подготовлен к работе.
Этот микроскоп самый мощный в мире, так как выдает изображение с расширением, равняющимся 0,05 нанометра. Для лучшего понимания возможностей устройства отметим, что диаметр спирали ДНК равняется двум нанометрам.
Titan позволяет увидеть объекты и предметы, которые вдвое меньше, чем способны были увидеть древние световые устройства прошлых лет. Самый мощный микроскоп является частью проекта TEAM, который проводил исследования в национальном центре Соединенных Штатов, уже много лет продуктивно занимаясь электронной микроскопией.
Проектирование
Создание микроскопа начинается с проектирования устройства, принципа его работы и системы сложных взаимодействующих элементов, которые должны работать слаженно и эффективно.
В проектировании приняли участие ученые, работающие в лаборатории Окриджа, а также члены корпораций FEI и CEOS, которые отвечали за создание всех важных систем и разработали микроскоп самостоятельно.
Строение
Достаточно мощный силовой кабель изобретения имеет толщину пожарного шланга, а стоимость гигантской конструкции достигает двадцати семи миллионов долларов. Создатели боялись, что микроскоп кто-нибудь случайно уронит или заденет, и тогда последствия утраты были бы непоправимыми, учитывая достаточно весомые затраты.
Тем не менее его удалось благополучно установить в отдельном помещении, подняв с помощью механического крана. Достаточно аккуратная, но трудоемкая работа заняла целый день.
Titan был сконструирован благодаря комбинированию двух мощнейших современных технологий: сканирующему и трансмиссионному электронным микроскопам.
Кроме того, чтобы повысить разрешение устройства, были применены новейшие коррекционные системы сферической аберрации, которые были произведены в Германии компанией CEOS GmbH.
Благодаря такой титанической работе по конструированию техники и использованию композитных материалов он и стал самым мощным микроскопом в мире.
Принцип работы
Микроскоп работает по определенному алгоритму, который состоит из следующих процессов:
- 300 000 вольт подаются внутрь пушки, внутренние электроны разгоняются практически со скоростью света.
- Затем электроны ведут себя как волны очень короткой длины.
- Фокусировочная система собирает рассеянные электроны из филамента, далее свет подается вниз на образец, пройдя через отражатель.
Изучаемый образец следует помещать очень ровно, чтобы не было смещения атомов при наблюдении за объектом сверху вниз. В противном случае малейший, даже самый незначительный наклон повлияет на результаты исследования, выдав неточное и нечеткое изображение.
Возможности
Самый мощный микроскоп открывает нам удивительные возможности наномира, позволяя исследовать и наблюдать за комбинацией атомов, которые формируют разнообразные материалы, являющиеся составной частью окружающих нас объектов.
Ученые получили возможность наблюдать, как эти материалы интенсивно растут, реагируют на факторы внешней среды.
Микроскопы прошлых поколений не обладают такой способностью, что дает уникальной гигантской конструкции Titan огромное преимущество в конкурирующем мире оптических устройств.
Руководство TEAM имеет на будущее весьма амбициозные цели, связанные с использованием прибора, интерес к которому не утихает до сих пор. Его широкие возможности по максимуму будут использованы в сфере изучения сложной, но невероятно интересной и тонкой структуры атомов, исследование которых продолжается уже на протяжении долгого времени.
Если вы хотите узнать больше о том, как работает самый мощный микроскоп в мире, мы предлагаем вам просмотр следующего видео:
Загрузка...
