مقالة منهجية

في الموقع توصيف الجسيمات بويهميتي في المياه باستخدام SEM السائل

DOI:

10.3791/56058

⸱

سبتمبر 27, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Earth & Biological Sciences Directorate, Pacific Northwest National Laboratory

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم إجراء التصوير في الوقت الحقيقي وتحليل تكوين عنصري لجسيمات بويهميتي في المياه بالسائل في الموقع الميكروسكوب الإلكتروني المسح.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتحقق في الموقع التصوير وعنصري تحليل الجزيئات بويهميتي (الوه) في المياه باستخدام النظام للتحليل في واجهة فراغ السائل (سالفي) والمسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM). وتصف هذه الورقة الأسلوب والخطوات الرئيسية في دمج الفراغ سافلي متوافق مع وزارة شؤون المرأة والحصول على الإلكترونات الثانوية صور (جنوب شرق) من الجزيئات في السائل في فراغ عالية. مطيافية الأشعة السينية المشتتة الطاقة (EDX) يستخدم للحصول على تحليل عنصري للجسيمات في العينات السائلة والتحكم بما في ذلك المياه (DI) فقط وقناة فارغة، وكذلك. المركب بويهميتي (الووه) جسيمات معلقة في سائل تستخدم كنموذج في التوضيح SEM السائل. تظهر النتائج أن الجسيمات يمكن تصويرها في وضع سراج الدين مع قرار جيد (أي400 نانومتر). يظهر الطيف EDX الوه إشارة هامة من الألومنيوم (Al) بالمقارنة مع المياه دي ومراقبة قناة فارغة. في الوضع الطبيعي السائل SEM تقنية قوية لدراسة الجزيئات في السائل مع العديد من التطبيقات المثيرة. هذا الإجراء يهدف إلى توفير الدراية التقنية بغية إجراء التصوير سائلة بوزارة شؤون المرأة وتحليل EDX استخدام سالفي وتقليل المخاطر المحتملة عند استخدام هذا النهج.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المسح الإلكتروني المجهري (SEM) طبق على نطاق واسع للتحقيق في مجموعة متنوعة من العينات بإنتاج الصور عالية الدقة1. مطيافية الأشعة السينية المشتتة الطاقة (EDX) المرتبطة بوزارة شؤون المرأة يتيح تحديد تكوين عنصري1. تقليديا، يتم تطبيق وزارة شؤون المرأة لتصوير العينات الجافة والصلبة فقط. في السنوات الثلاثين الأخيرة، وضعت SEM البيئي (اسيم) لتحليل العينات المائية جزئية في بخار بيئة2،3،،من45. ومع ذلك، اسيم غير قادر على الصور عينات الرطب، والسوائل تماما مع الدقة العالية المطلوبة6. كما تم تطوير الرطب SEM الخلايا لعينات صورة الرطب استخدام SEM7،8؛ ومع ذلك، هذه الخلايا وقد وضعت أساسا للعينات البيولوجية المستطار تصوير إلكترون ومتاحة أكثر للتطبيقات مع تلك التصاميم9،10.

للتصدي للتحديات في تحليل العينات المختلفة في بيئتها الأصلية السائل باستخدام SEM، نحن اخترع جهاز فراغ موائع جزيئية متوافقة، ونظام للتحليل في السائل الفراغ واجهة (سالفي)، لتمكين عالية الدقة المكانية الثانوية إلكترون (SE) التصوير وعنصري تحليل العينات السائلة استخدام وضع فراغ عالية في sem. يتضمن هذا الأسلوب رواية الميزات الفريدة التالية: 1) السائل هو سبر مباشرة في فتحه صغيرة من 1-2 ميكرومتر في القطر؛ 2) السائل هو عقد داخل الحفرة بالتوتر السطحي؛ و 3) سالفي المحمولة ويمكن تكييفها لأكثر من منصة تحليلية11،،من1213،14،15،16،17 ،18.

سالفي يتكون من 100 نانومتر السيليكون السميك نتريد (سين) غشاء و microchannel واسعة 200 ميكرون مصنوعة من كتلة بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS). يتم تطبيق الإطار غشاء الخطيئة لختم microchannel. تفاصيل تصنيع واعتبارات التصميم الرئيسية فصلت في الورقات السابقة والبراءات11،،من1920. حاليا، اشترت الشركة المصنعة الرائدة، وموزع لتوريد مستهلكات للفحص المجهري رخصة لبيع الأجهزة سالفي تجارياً للسائل SEM التطبيقات21،22.

لقد ثبت تطبيقات سالفي في أدوات تحليلية تستند إلى الفراغ باستخدام مجموعة متنوعة من المحاليل والمخاليط السائل المعقدة، بما في ذلك الأغشية الحيوية وخلايا الثدييات وجسيمات نانوية وقطب المواد12، 14 , 17 , 20 , 23 , 24-ومع ذلك، تستخدم معظم الأعمال المذكورة آنفا وقت الطيران الثانوية أيون الطيف الكتلي (ToF-سيمز) كأداة التحليل الرئيسية، ومن ثم تطبيق سائل وزارة شؤون المرأة مع سالفي لم تستكشف تماما. وقد استخدمت في هذا العمل، سالفي لدراسة الجسيمات الغروية غير كروية الأكبر حجماً في السائل باستخدام سائل SEM تصوير وتحليل عنصري EDX. العينة تتكون من جسيمات الوه توليفها في المختبر. الحجم سوبميكروميتير boehmite جزيئات معروفة موجودة في النفايات المشعة عالية المستوى في موقع هانفورد. وهي تذوب ببطء وقد يسبب مشاكل انسيابية في معالجة النفايات. ولذلك، من المهم أن تمتلك القدرة على توصيف الجسيمات بويهميتي في السائل25. يمكن استخدام هذا النهج التقني لدراسة بويهميتي في مختلف الظروف الفيزيائية لتحسين فهم هذه الجسيمات وخصائص انسيابية ذات الصلة. وقد استخدمت هذه الجسيمات خطوة بخطوة لشرح كيفية تطبيق سالفي للتفريغ العالي ووزارة شؤون المرأة ومن أجل دراسة الجسيمات معلقة في السائل. هي أبرز النقاط الفنية الرئيسية لاندماج سالفي ووزارة شؤون المرأة ووزارة شؤون المرأة الحصول على البيانات داخل الورقة.

وينص البروتوكول على مظاهرة لتحليل عينة السائل باستخدام سالفي والتصوير سائلة بوزارة شؤون المرأة، لأولئك الذين يرغبون في استخدام هذه التقنية الجديدة في تطبيقات متنوعة للسائل ووزارة شؤون المرأة في المستقبل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1-"إعداد الوه عينة السائل"

ملاحظة: لا تلمس العينة أو أي شيء داخل قاعة SEM بأيديهم العارية. يجب أن تلبس قفازات مسحوق مجاناً في جميع الأوقات عند التعامل مع الجهاز سالفي وتصاعد على وزارة شؤون المرأة المرحلة تفاديا للتلوث المحتملة أثناء التحليل السطحي.

  1. جعل حلاً أسهم الوه (1 ملغ/مل)
    1. حل 10 ملغ مسحوق الوه في المياه 10 مل دي جعل 1 ملغ/مل الحل الأسهم الوه-
    2. أولتراسونيكاتي الحل الأسهم لأدنى 5
      ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للحل الأسهم هو حوالي 4.6 تقاس بمقياس الأس الهيدروجيني. حل درجة الحموضة ليس تعديلها واستخدامها كما الحال في هذا العمل.
  2. جعل حلاً مخفف من 10 ميكروغرام/مل
    1. تمييع 1 ملغ/مل الحل الوه الأسهم إلى 10 ميكروغرام/مل بالاستغناء عن 1 مل إلى 99 مل دي المياه عبر ماصة.
    2. أولتراسونيكاتي الحل للحد الأدنى 5
      ملاحظة: الرقم الهيدروجيني للحل الأسهم هو حوالي 5.8 تقاس بمقياس الأس الهيدروجيني بعد تمييع.

2. تفل معطف "الإطار سالفي غشاء الخطيئة" مع الكربون

  1. إدراج قضيب الكربون في حامل رود-
    ملاحظة: يمكن تحديد صاحب قضيب كقطعة المرتبط بغطاء المعلقة.
  2. استخدام زوج من ملاقط وإزالة الشريط على سالفي عناية ' s سين غشاء الإطار.
    ملاحظة: يتم استخدام الشريط لحماية غشاء الخطيئة قبل التحليل السطحي.
  3. تأمين الجهاز سالفي تستقيم داخل الدائرة المغطى الكربون باستخدام الشريط الكربون لإصلاح الأنبوب تترافلوروايثيلين الجهاز سالفي في مرحلة المغطى. أغلق الغطاء.
  4. صحفي " السلطة " الزر لبدء ضخ فراغ.
  5. اضغط " الجهد " زر في اللوحة الأمامية من المغطى الكربون وتعيين القيمة إلى 4.6 الخامس عن طريق ضبط الأعلى (▲) وأسفل (▼) أزرار لتنفيذ هذه العملية.
    ملاحظة: قد تختلف الإعداد الجهد بسبب مختلف الكربون كواتيرس.
    6. مراقبة
  6. بدوره على سمك الطلاء بتبديل على ما " السلطة " زر. قم بقراءة المعروض في الشاشة " سمك (nm) " إلى الصفر بالضغط على زر " صفر " إذا لم تكن صفراً القراءة. الصحافة " الموقت " في المغطى الكربون ' s على اللوحة الأمامية تعيين وقت الترسيب إلى 30 ثانية عن طريق ضبط الأعلى (▲) وأسفل (▼) أزرار.
  7. تبقى المغطى الكربون ' s عملية الوضع لصناعة السيارات بتبديل الزر " السيارات ◄ ► دليل " إلى " السيارات ". التبديل " بدء/إيقاف " زر " بدء " عند الفراغ الذي يصل إلى حوالي 4 × 10 -4 [مبر] كما تقاس بمقياس الفراغ في المغطى الكربون ' s على اللوحة الأمامية.
  8. بمجرد رصد سمك يشير إلى أن الطلاء الكربون وصلت إلى 20 نانومتر، والصحافة " وقف " زر إنهاء عملية طلاء والتنفيس عن ختم فراغ.
  9. فتح الغطاء وإخراج الجهاز سالفي الكربون المغلفة باستخدام قفازات الفينيل عند التعامل مع الجهاز.
    ملاحظة: طلاء العينة مع الكربون يقوم بإنشاء طبقة موصلة على العينة تمنع تأثير الشحن وتحسين إشارة سراج الدين المطلوبة للتصوير ووزارة شؤون المرأة. تخزين أمن الجهاز المغلفة في طبق بتري نظيفة مع غطاء حتى يكون الجهاز جاهزاً ليتم تثبيتها في مرحلة SEM. ضمانا للغشاء الخطيئة فهي مغلفة بما فيه الكفاية، من المستحسن للتحقق من الجهاز بصريا بعد الطلاء. إذا لم يكن للطلاء سميكة ما فيه الكفاية، يمكن تطبيقها لمرة ثانية لطلاء الرش مع سمك تقاس حتى 10 نانومتر.

3. تحميل الجهاز باستخدام SEM/مركزة أيون شعاع (التعزيز) "جعل فتحات" على "التعزيز باستخدام غشاء الخطيئة سالفي"

  1. فتح قاعة العينة SEM
    1. مفتوح برنامج حاسوبي لمراقبة مجهر المرتبطة الصك SEM مراقبة الكمبيوتر-
      ملاحظة: قد تختلف برامج التحكم بسبب SEMs مختلف.
    2. تنفيس الدائرة العينة بواسطة النقر فوق " تنفيس " في واجهة المستخدم الرسومية (GUI) من برامج التحكم المرتبطة المجهر تحت " "التحكم شعاع" " علامة التبويب من أجل فتح باب الغرفة.
    3. فتح باب الغرفة بعناية (وبمجرد الانتهاء من التنفيس).
  2. تركيب جهاز سالفي على خشبة المسرح ووزارة شؤون المرأة،
    ملاحظة: التحقق من سطح الغشاء الخطيئة معرفة ما إذا كان سليما أما بصريا أو استخدام مجهر ضوء قبل التركيب. الجهاز سالفي شنت على المسرح ووزارة شؤون المرأة ويجب أن لا تلمس كاشف كاشف Thornley ايفرهارت (أتد) داخل قاعة العينة. حامل عينة
    1. حدد SEM القياسية كعب الروتين. إصلاح كعب الروتين في وسط مرحلة استخدام الترباس المناسبة ووجع عرافة.
    2. وضع الشريطين من الشريط الكربون على الوجهين على كعب الروتين.
    3. عصا الجهاز سالفي على الشريط الكربون على كعب الروتين مع الجانب غشاء الخطيئة التي تواجه المكياج.
      4. أمن شل
    4. سالفي على كعب روتين باستخدام الشريطين إضافية من جانب واحد الشريط النحاس لربط كتلة PDMS سالفي كعب معدني ووزارة شؤون المرأة. وبالإضافة إلى ذلك، استخدام الأشرطة النحاس للاتصال الإطار الخطيئة والمعادن كعب الروتين. تأكد من أن الشريط لا تغطي تماما غشاء الخطيئة.
      ملاحظة: استخدام الأشرطة الكربون والنحاس يساعد على ضمان مسار تأريض مستمر لإزالة التهمة من الغشاء الخطيئة أثناء أخذ القياس ووزارة شؤون المرأة. وضع الشريط على حافة الإطار الخطيئة مهم جداً، لأنه يضمن التأريض ويقلل من شحن أثناء التحليل. يجب أن يكون الجزء السفلي من الجهاز أيضا الاتصال الكامل مع كعب الروتين ووزارة شؤون المرأة عن طريق الشريط الكربون على الوجهين. يجب أن لا يغطي الشريط غشاء الخطيئة لتجنب الأضرار المحتملة في التعامل مع.
  3. مضخة أسفل قاعة العينة
    1. بإغلاق باب غرفة العينة. حدد " "التفريغ العالي" " الوضع في واجهة المستخدم الرسومية البرنامج وزارة شؤون المرأة تحت " "التحكم شعاع" " الصفحة.
    2. انقر فوق " مضخة " زر على " "مراقبة شعاع" " الصفحة لبدء كنس وتطبيق الضغط باليد على باب الغرفة حتى يتم تشكيل الفراغ المطلوب.
      ملاحظة: ضغط الدائرة يجب أن تصل إلى عربة على الأقل 1.0 × 10 -5، ويجب أن تظل مطردا في أو أقل من هذه القيمة قبل التصوير. هذا خطوة هامة تمكين دقة عالية وتصميما للتصوير. يمكن رصد الإعداد ضغط من الزاوية اليمنى من واجهة المستخدم الرسومية.
  4. جعل الفتحات في غشاء الخطيئة استخدام التعزيز
    1. تنشيط شعاع الإلكترون تصوير المنطقة بواسطة النقر فوق " وقفه " رمز على شريط الأدوات. تشغيل شعاع الإلكترون بالنقر " "شعاع في" " زر على " "التحكم شعاع" " الصفحة. حدد كاشف أتد ووضع سراج الدين للتصوير من " للكشف عن " القائمة المنسدلة.
      ملاحظة: قد تختلف الكشف عن سبب تكوين مختلف SEMs. الكاشف في عدسة ينطبق أيضا لتحليل SEM السائل-
    2. الارتباط زي تنسيق القيمة إلى الصحائف الفعليةه قيمة العمل عن بعد (إعادة توجيه) بواسطة النقر فوق " وصلة " رمز على شريط الأدوات. تعيين المسافة العمل (WD) ك 10 ملم بكتابة الرقم 10 في مربع نص لتنسيق " Z " على " الملاحة " الصفحة عندما " الفعلي " يتم تحديد المسافة.
      ملاحظة: قد تختلف يسترن ديجيتال بسبب مختلف SEMs.
    3. تعيين شعاع الإلكترون الحالية إلى 0.47 نا، الجهد المتسارع إلى 8 كيلو إلكترون فولط، والقرار 1,024 × 884 من المقابلة قائمة مربعات عرضها في شريط الأدوات في شعاع الإلكترون التصوير المنطقة.
      ملاحظة: قد تختلف الحالية ووضع التيار الكهربائي بسبب SEMs مختلفة-
    4. تحديد موقع microchannel (0.2 مم × 1.5 مم) بالتواء " س " و " Y " تحول المقابض على متن الدليل المستخدم واجهة (MUI) للاحتفال بصورة حية على شاشة التحكم. رسم خط يوازيها إلى microchannel من طرف واحد إلى آخر باستخدام الماوس. انقر فوق " xT ميزة محاذاة " من القائمة المنسدلة قائمة من " المرحلة " علامة التبويب على شريط الأدوات، حدد " الأفقي " محاذاة microchannel.
    5. تعيين مرحلة الميل إلى 0 ° عن طريق تحديد القيمة من " تي " مربع القائمة على " الملاحة " الصفحة. موقع سمة متميزة جسيمات قرب microchannel وأنها تحت الصليب الأصفر بالانتقال مرحلة استخدام مركز " X " و " Y " تحول المقابض. تكبير الميزة إلى 1000 X وتطور " التباين "، " السطوع "، " خشن "، و " غرامة " المقابض على MUI لتحسين صورة الميزة الجسيمات.
    6. إمالة في المرحلة 15 ° عن طريق تحديد القيمة من " تي " مربع القائمة على " الملاحة " الصفحة. استخدام " Z-التحكم " بالضغط أسفل العجلة على الماوس واسحب الميزة مرة أخرى تحت الصليب الأصفر على شاشة شعاع الإلكترون التصوير المنطقة بعد إمالة في المرحلة. إمالة في مرحلة ثانية إلى 30 °
      1. وإخضاع الميزة مرة أخرى باستخدام الصليب " Z-التحكم ". إمالة، مرحلة العودة إلى 0 °، ومراقبة الموقع من هذه الميزة؛ ويؤكد ارتفاع يوسينتريك إذا لم تحول الميزة إلى حد كبير-
        ملاحظة: تحديد ارتفاع يوسينتريك هو إجراء للحفاظ على أيون شعاع وشعاع الإلكترون ركزت في نفس الموقف لتحقيق التعزيز جيدة الطحن الدقة. كرر العملية في الخطوة 3.4.6 إذا الميزة تحولات كبيرة بعد إمالة مرحلة العودة إلى 0 °. ينبغي تعديل الارتفاع يوسينتريك لكل عينة محمولة جديدة لدقة أكبر.
    7. إمالة المرحلة إلى 52° عن طريق تحديد القيمة من " تي " مربع القائمة على " الملاحة " الصفحة.
      ملاحظة: قد تختلف درجة إمالة بسبب مختلف SEMs.
    8. التنشيط " وقفه " أيقونة في شريط الأدوات عن طريق النقر فوق الزر للتأكد من أن شعاع أيون التصوير المنطقة في. تشغيل الشعاع أيون المصدر الغاليوم بالنقر على " "شعاع على" " زر تحت " "التحكم شعاع" " الصفحة. تعيين
      1. الجهد المتسارع للشعاع أيون إلى 30 كيلو إلكترون فولط وشعاع الحالية إلى 0.3 غ بتحديد هذه القيم من الجهد المقابلة ومربعات القائمة الحالية الموجودة في شريط الأدوات. جلب microchannel إلى المركز لهذا التصوير المنطقة.
    9. اختيار الدائرة كالنمط عن طريق تحديد هذه الميزة من مربع قائمة من " نمط " على " الزخرفة " الصفحة. تعيين " "القطر الخارجي" " إلى 1 ميكرومتر، " قطرها الداخلي " إلى 0 ميكرومتر، " ض حجم " إلى 500 نانومتر، و " "الوقت يسكن" " بالمايكروثانية 1 في مربع النص المطابق.
      1. نوع " Si " في " تطبيق " مربع النص لأنه العنصر الرئيسي في إطار الكشف عن-إلى-أن-ناعم نيتريد السيليكون. ثم انقر فوق " الزخرفة الزخرفة القائمة/ابدأ " زر لبدء التفريز الثقوب في إطار الكشف التي غطت microchannel. كرر عملية الطحن عدة مرات للحصول على سلسلة من الثقوب جولة. في تجربة، وقد قدمت عدة ثقوب.
        ملاحظة: هي الثقوب 100 ميكرومتر وبصرف النظر، من جانب واحد من microchannel إلى أخرى. التحرك بسرعة لتقليل الضرر شعاع على الغشاء الخطيئة. التعزيز SEM الطحن عملية عادة ما يبدأ من أما على الجانب الأيمن أو الأيسر جداً من microchannel من أجل تعقب وعدد الفتحات سهولة. قد تختار المشغل للانتقال من أسفل أو أعلى تبعاً لاتجاه القناة، وتفضيل شخصي. ضمان أن طحن التعزيز SEM المكتملة والكافية حتى يمكن سبر العينة داخل الفتحات.
  5. تنفيس الدائرة بعد SEM/التعزيز
    1. إمالة مرحلة العودة إلى 0 ° عن طريق تحديد 0 من " تي " مربع القائمة على " الملاحة " الصفحة. إيقاف كل من شعاع الإلكترون وشعاع أيون بالنقر فوق " "شعاع في" " عندما يتم تنشيط شعاع المقابلة تصوير المنطقة. انقر فوق " تنفيس " على " "مراقبة شعاع" " صفحة للتنفيس عن الدائرة العينة.

4. تحميل سالفي مع "عينات سائلة"

بعناية تنظيف سالفي استخدام المياه دي
    1. إلى فتح الباب الدائرة SEM بعد هو تنفيس تماما، وترك الجهاز سالفي كما في المرحلة-
      ملاحظة: توفيرا للوقت في تركيب الجهاز، والتركيز، فإنه ينصح بشدة لإبقاء الجهاز في المرحلة عند تحميل النموذج-
    2. رسم المياه 1 مل دي في محقن معقم والاتصال المحاقن مع المدخل للجهاز موائع جزيئية باستخدام محول أنابيب تترافلوروايثيلين المناسب وحقن ببطء السائل للحد الأدنى 3-5
      ملاحظة: من المستحسن مضخة الحقن لجميع الخطوات حيث ضخ الحلول سالفي مطلوب. يمكن أن يتم ذلك في هذه الخطوة بتعيين المحاقن المعقمة 1 مل يحتوي على الحل إلى معدل تدفق من 100-250 ميليلتر/دقيقة استخدام مضخة الحقن في معدل تدفق ثابت يمكن تقليل احتمال وقوع الضرر إلى غشاء الخطيئة.
    3. كرر الخطوة 4.1.2 ثلاث مرات باستخدام 1 مل 10 ميكروغرام/مل الوه، أعد في الخطوة 1، لضمان تركيز العينة هو لا المخفف بالماء دي مسبقة.
    4. بعد الحقن، إزالة المحاقن. قم بتوصيل مدخل ومخرج من سالفي استخدام إيثر البروم ثنائي الفينيل كيتون الاتحاد. جاف أي سائل خارج سالفي مع مناديل مختبر. إذا كان هناك أي فقاعات داخل أنابيب تترافلوروايثيلين أو microchannel، إعادة حقن عينة الووه حتى تشاهد لا فقاعات داخل الأنبوب تترافلوروايثيلين.
      ملاحظة: إصبع تشديد الاتحاد كيتون إيثر خماسي البروم ثنائي الفينيل. لا تستخدم الكثير من القوة عند تشديد الاتحاد لتجنب خلق بزيادة ضغط داخلي كبيرة داخل الجهاز سالفي، مما قد يؤدي إلى الأضرار بغشاء الخطيئة.
      ملاحظة: قد يؤثر على المسح الفقاعات داخل microchannel وتتسبب في صورة شايفت. أي سائل خارج الجهاز سوف يؤثر على حالة الفراغ، ولذلك يجب أن تجفف خارج سالفي وأنابيب تترافلوروايثيلين جيدا قبل أن إدراجه في فراغ الغرفة. وبالإضافة إلى ذلك، أن الجهاز لا يجب أن الأضرار المادية (مثلاً، قطع في الأنبوب، كسر نافذة غشاء الخطيئة) التي تؤدي إلى تسرب. خلاف ذلك، ضغط الدائرة قد لا تصل إلى التفريغ العالي المطلوب، وقد تشكل فقاعات في الأنابيب، وستفقد العينة السائلة أثناء كنس.

5. إجراء التصوير SEM السائل وتحليل عنصري

  1. التقاط صور باستخدام كاشف أتد ووضع SE
    1. إغلاق باب غرفة العينة. حدد " "التفريغ العالي" " الوضع في واجهة المستخدم الرسومية البرنامج وزارة شؤون المرأة تحت " "التحكم شعاع" " الصفحة. انقر فوق " مضخة " الزر على " "التحكم شعاع" " الصفحة لبدء كنس وتطبيق ضغط اليد إلى باب الغرفة حتى يتم تشكيل الفراغ المطلوب.
    2. تنشيط شعاع الإلكترون تصوير المنطقة بواسطة النقر فوق " وقفه " رمز على شريط الأدوات. تشغيل شعاع الإلكترون بالنقر " "شعاع في" " زر على " "التحكم شعاع" " الصفحة. حدد كاشف أتد ووضع سراج الدين للتصوير من " للكشف عن " قائمة منسدلة. تعيين
      1. الجهد المتسارع إلى 8 كيلو إلكترون فولط وشعاع الحالية إلى 0.47 نا من المقابلة قائمة مربعات عرض شريط أدوات واجهة المستخدم الرسومية في شعاع الإلكترون التصوير منطقة. النحو يسترن ديجيتال 7 ملم بكتابة العدد " 7 " في مربع النص التنسيق " Z " على " الملاحة " الصفحة عندما " الفعلي " يتم تحديد المسافة.
        ملاحظة: قد تختلف المعلمات شعاع الجهد والحالية والعمل عن بعد بسبب SEMs مختلفة-
    3. تكبير الميزة إلى 1000 × وتطور " التباين "، " السطوع "، " خشن "، و " غرامة " المقابض على MUI لتحسين صورة الميزة الجسيمات.
    4. مركز الحفرة الأولى في صورة حية لشعاع الإلكترون تصوير المنطقة بالتواء " س " و " Y " تحول المقابض على متنها MUI. تكبير الصور مع الجزيئات للتكبير 200,000 × بالتواء " التكبير " مقبض على متنها MUI. حدد دقة الشاشة " 1,024 × 884 " من مربع القائمة على شريط الأدوات.
    5. تعيين سرعة التفحص المايكروثانيه 30 من مربع القائمة على شريط الأدوات. اضغط على المفتاح F4 لأخذ لقطة الصورة الحالية التي تظهر في شعاع الإلكترون التصوير المنطقة.
    6. اضغط على Ctrl + S مفاتيح لحفظ ملف الصورة as.tif إلى الموقع المطلوب مع اسم الملف المحدد بما في ذلك رقم تزايدي.
    7. التصغير بالتواء " التكبير " مقبض تحديد موقع حفرة مجاورة القادم. تكرار العمليات في خطوات 5.1.4-5.1.6 صورة جسيمات الوه في بقية الثقوب.
  2. إجراء تحليل عنصري EDX باستخدام
    1. إدراج الكشف عن الطاقة المشتتة التحليل الطيفي (EDS) في الدائرة-
      2. حدد
    2. كاشف أتد مجهر مراقبة رصد ووضع سراج الدين للعرض العينة في مجال التصوير شعاع الإلكترون. تعيين الجهد المتسارع إلى 8 كيلو إلكترون فولط، الحالية إلى 0.47 نا ويسترن ديجيتال إلى 7 ملم كما هو موضح في الخطوة 5.1.2.
    3. تكبير الجزيئات الوه في كل حفرة مع التكبير 200,000 X بالتواء " التكبير " مقبض على متنها MUI.
      ملاحظة: الاحتفاظ بشعاع الإلكترون ركزت على نفس المكان لتوفير مزيد من المعلومات عنصري مترجمة. صورة الوه يرد في الشكل 1 أ.
    4. فتح البرنامج عيد المقترنة.
      ملاحظة: قد تختلف البرامج المرتبطة بسبب مختلف الصكوك ' التكوينات.
    5. انقر فوق " بدء تسجيل الأطياف جديدة " في واجهة المستخدم (UI) لجمع الطيف EDX. حدد " معرف ذروة " لاختيار عناصر محتملة من الطيف. اكتب في عناصر الملاحظة، مثلاً، والأكسجين في هذه الحالة، إلى " عنصر " الميدانية. انقر فوق " إضافة " تطبيق العنصر إلى الطيف.
    6. انقر فوق " الملف " ومن ثم انقر فوق " "حفظ باسم" ". حفظ بتنسيق in.csv البيانات الطيفية باستخدام اسم الملف المطلوب لمواصلة التآمر باستخدام برامج الرسوم البيانية.
    7. تكرار العمليات في خطوات 5.3.3-5.3.6 لتسجيل الطيف EDX من كل حفرة.
    8. بعد الانتهاء من التصوير والطيف تسجيل لكل من الثقوب، إيقاف شعاع الإلكترون بواسطة النقر فوق " "شعاع في" " زر على " "مراقبة شعاع" " الصفحة عند شعاع الإلكترون تصوير المنطقة على. التنفيس عن الدائرة ووزارة شؤون المرأة بواسطة النقر فوق " تنفيس " على نفس الصفحة. أخذ العينة بعيداً عن المسرح بعناية عن طريق إزالة جميع الأشرطة بعد باب الغرفة مفتوح.
    9. تكرار الإجراء لإجراء تجارب مراقبة استخدام المياه دي و microchannel فارغة.

6. ارسم الطيف EDX

  1. ملف الاستيراد الطيف the.csv في برامج الرسوم البيانية.
  2. مؤامرة الطيف باستخدام مستوى الطاقة كمحور س والكثافة تلقي ومعالجتها بواسطة EDX وصفها المحور الصادي لإظهار الأطياف أعيد بناؤها، كما هو مبين في الأرقام 2 أ ، 2 و 2 ج.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وترد نتائج تمثيلية لإظهار كيف يتم تصويرها الجسيمات وتحليلها باستخدام في الموقع تصوير SEM السائل إلى جانب EDX. وتشمل النتائج SE الصور والأطياف EDX. تم الحصول على صور سراج الدين في 100000 X ومستويات التكبير X 200,000 في الشكل 1. يصور الشكل 1a سراج الدين صورة الوه، الشكل 1b دي المياه، و الشكل 1 ج الثقب في قناة فارغة. الصور تم الحصول عليها بتطبيق سراج الدين مع 8 الج...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وزارة شؤون المرأة تقنية قوية في توصيف السطحية للمواد العضوية وغير العضوية على مستوى النانو (nm) مع ارتفاع القرار1. على سبيل المثال، فإنه يستخدم على نطاق واسع لتحليل العينات الصلبة والجافة مثل المواد الجيولوجية26 وأشباه الموصلات27. ومع ذلك، فقد القيود في وصف العينات السائلة والرطبة بسبب عدم التوافق بين السائل داخل بيئة عالية فاكووميد المطلوبة الميكروسكوب الإلكتروني1. إعداد نموذج وزارة شؤون المرأة غالباً ما يتطلب الجفاف أو التجم...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونحن ممتنون للمختبر الوطني شمال غرب المحيط الهادئ (بننل) النووية عملية العلم مبادرة (نبسي)-صندوق دعم "المختبرات الموجهة للبحث" والتنمية (لدرد). الدكتور سايانديف تشاترجي قدم الجسيمات المركبة بويهميتي. الوصول الآلي قدمت من خلال "اقتراح المستخدم العام جورج ر. إيلي البيئية الجزيئي علوم المختبرات" (امسل). امسل منشأة مستخدم علمية وطنية برعاية "مكتب البيولوجية" والبحوث البيئية (البر) في بننل. وتتولى بننل Battelle للكيان التشغيلي المعين تحت العقد دي-AC05-76RL01830.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الكربون المغطيCressington208 الكربونمصحوبة بجهاز مراقبة السماكة MTM-10.
SEMFEIQuanta 3D FEGيوفر مجهريا إلكترونيا مسحولا عالي الدقة وتحليلا أوليا.
نظام التحليل في واجهة الفراغ السائل (SALVI)مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطنيN / ASALVI هو خلية موائع دقيقة فريدة ومتوافقة مع الفراغ تمكن من توصيف العينة السائلة باستخدام أداة علمية قائمة على الفراغ.
نظرة خاطفة اتحادValcoZU1TPKيتم استخدام اتحاد كيتون البولي إيثر لتوصيل مدخل ومخرج SALVI
حقنةBD3096591 مل
ماصةThermo Fisher Scientific21-377-821المدى: 100 إلى 1,000 مل
طرف ماصة 1نبتون2112.96.BS1,000 & ميكرو ؛ L
رأس ماصة 2Rainin1700186520 & micro;
L مضخة حقنةهارفاردجهاز 70-2213يتم استخدامه لحقن العينة السائلة في جهاز SALVI.
مقياس الأس الهيدروجينيفيشر العلمي / أكوميت13-636-AP72يتم استخدامه لقياس درجة الحموضة في مياه DI.
نظام المياه عالي النقاء Barnstead ، الأشعة فوق البنفسجية / UFالحرارية العلمية Barnsteadالماس Nanopure D11931يتم استخدامه لإنتاج مياه DI.
أنابيب الطرد المركزيفيشر العلمية / فالكون15-527-9015 مل
منظف بالموجات فوق الصوتية برانسونيكسيجما ألدريتش2510يتم استخدامه للموجات فوق الصوتية عينة السائل AlOOH.
BalanceMettler Toledo11106015XS64
AlOOHمختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطنيN / Aيتم تصنيعه من قبل علماء في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني.
التحكم في المجهر xTFEIQuanta 3D FEGبرنامج التحكم في المجهر الافتراضي من SEM Quanta 3D FEG
EDAX GENESIS SOFTWAREEDAXN /A يستخدم البرنامج لجمع معلومات عنصر EDX للعينات.
أنابيب تفلونSUPELCO58697-Uيتم استخدامه لإدخال العينة في القناة الدقيقة والاحتفاظ بحجم كاف من السائل.

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Goldstein, J., et al. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis: A Text for Biologists, Materials Scientists, and Geologists. , 2nd ed, (1992).
  2. Donald, A. M. The use of environmental scanning electron microscopy for imaging wet and insulating materials. Nat Mater. 2 (8), 511-516 (2003).
  3. Rossi, M. P., et al. Environmental Scanning Electron Microscopy Study of Water in Carbon Nanopipes. Nano Lett. 4 (5), 989-993 (2004).
  4. Nune, S. K., et al. Anomalous water expulsion from carbon-based rods at high humidity. Nat Nano. 11 (9), 791-797 (2016).
  5. Soumya, E. A., et al. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Environmental SEM: Suitable Tools for Study of Adhesion Stage and Biofilm Formation. , (2012).
  6. Thiberge, S. Y., Nechushtan, A., Sprinzak, D., Moses, E. Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (10), 3346-3351 (2004).
  7. Thiberge, S., et al. Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (10), 3346-3351 (2004).
  8. Thiberge, S., Zik, O., Moses, E. An apparatus for imaging liquids, cells, and other wet samples in the scanning electron microscopy. Rev Sci Instrum. 75 (7), 2280-2289 (2004).
  9. QuantomiX WETSEM®. , Available from: http://www.wetsem.com/ (2017).
  10. Wet Cell Kit. , Available from: http://www.2spi.com/catalog/instruments/silicon-nitride-wet-cell-kits-use-instructions.html (2017).
  11. Yu, X. -Y., et al. Systems and methods for analyzing liquids under vacuum. USA patent. , 8,555,710 (2011).
  12. Yang, L., et al. In situ SEM and ToF-SIMS analysis of IgG conjugated gold nanoparticles at aqueous surfaces. Surf Interface Anal. 46 (4), 224-228 (2014).
  13. Liu, B., et al. In situ chemical probing of the electrode-electrolyte interface by ToF-SIMS. Lab Chip. 14 (5), 855-859 (2014).
  14. Ding, Y., et al. In situ Molecular Imaging of the Biofilm and Its Matrix. Anal Chem. 88 (22), 11244-11252 (2016).
  15. Hua, X., et al. Two-dimensional and three-dimensional dynamic imaging of live biofilms in a microchannel by time-of-flight secondary ion mass spectrometry. Biomicrofluidics. 9 (3), 031101(2015).
  16. Hua, X., et al. Chemical imaging of molecular changes in a hydrated single cell by dynamic secondary ion mass spectrometry and super-resolution microscopy. Integr Biol. 8 (5), 635-644 (2016).
  17. Hua, X., et al. In situ molecular imaging of a hydrated biofilm in a microfluidic reactor by ToF-SIMS. Analyst. 139 (7), 1609-1613 (2014).
  18. Yu, J., et al. Capturing the transient species at the electrode-electrolyte interface by in situ dynamic molecular imaging. Chem Commun. 52 (73), 10952-10955 (2016).
  19. Yang, L., et al. Making a hybrid microfluidic platform compatible for in situ imaging by vacuum-based techniques. J Vac Sci Technol, A. 29 (6), (2011).
  20. Yang, L., et al. Probing liquid surfaces under vacuum using SEM and ToF-SIMS. Lab Chip. 11 (15), 2481-2484 (2011).
  21. SPI Supplies Inc. , Available from: http://www.2spi.com/ (2017).
  22. Wet Cell II Liquid Probe System for SEM/EDS, EPMA and TOF-SIMS. , Available from: http://www.2spi.com/item/12130-ab/ (2017).
  23. Yao, J., et al. Switchable 1,8-diazabicycloundec-7-ene and 1-hexanol ionic liquid analyzed by liquid ToF-SIMS. Surf Sci Spectra. 23 (1), 9-28 (2016).
  24. Yu, J., et al. Capturing the transient species at the electrode-electrolyte interface by in situ dynamic molecular imaging. Chem Commun. 52 (73), 10952-10955 (2016).
  25. Clark, S. B., Buchanan, M., Wilmarth, B. Basic Research Needs for Environmental Management. , Department of Energy. (2016).
  26. Mills, O. P., Rose, W. I. Shape and surface area measurements using scanning electron microscope stereo-pair images of volcanic ash particles. Geosphere. 6, 805-811 (2010).
  27. Li, S., Jiang, F., Yin, Q., Jin, Y. Scanning electron acoustic microscopy of semiconductor materials. Solid State Commun. 99 (11), 853-857 (1996).
  28. Dohnalkova, A. C., et al. Imaging Hydrated Microbial Extracellular Polymers: Comparative Analysis by Electron Microscopy. Appl Environ Microbiol. 77 (4), 1254-1262 (2011).
  29. Yu, X. -Y., Liu, B., Yang, L. Imaging liquids using microfluidic cells. Microfluid Nanofluid. 15 (6), 725-744 (2013).
  30. Barshack, I., et al. A Novel Method for "Wet" SEM. Ultrastruct Pathol. 28 (1), 29-31 (2004).
  31. Cameron, R. E., Donald, A. M. Minizing sample evaporation in the Environmental Scanning Microscope. J Microsc. (Oxford, U. K.). 173 (3), 227-237 (1994).
  32. Danilatos, G. D. REVIEW AND OUTLINE OF ENVIRONMENTAL SEM AT PRESENT. J Microsc (Oxford, U.K.). 162 (3), 391-402 (1991).
  33. Stokes, D. J. Recent advances in electron imaging, image interpretation and applications: environmental scanning electron microscopy. Philos Trans R Soc, A. 361 (1813), 2771-2787 (2003).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

SALVI

مقالات ذات صلة