准备一个仙人掌电子源并估计其亮度
2019年11月5日
本文提出了一种准备青基苯并估计其亮度的协议，用于远程成像低能电子点源投影显微镜。
该协议旨在解释如何制造一个塞拉多尼特电子源。这些光源的使用寿命长，其亮度相当于填充发射金属尖端的亮度。在投影显微镜中使用这种与静电透镜相关的塞拉多尼特电子源，可以与较大的源对象距离工作。
这样，通过降低对对象的局部场效应，可以防止源崩溃风险和图像失真。要开始此过程，请将源插入内径为 90 微米的不锈钢管中。将直径为 50 微米的钨丝插入管中，并将管卷到刀刃下，将其切割到所需长度。
将源支撑固定到光学显微镜下。将 10 微米碳纤维插入不锈钢管。用银漆将碳纤维粘在管子上。
在双目显微镜下，使用切割钳子切割纤维，使不锈钢管外留下 100 微米至 3 毫米的纤维。接下来，用迫击炮和害虫磨碎的塞拉多尼特。称出0.2毫克的塞拉多尼特粉末，并在10毫升的去维水中稀释。
将超声波尖端直接放入含塞拉多尼特的水中，并使用 30 千赫的超声波频率和 50 瓦的功率 30 秒分解集料。要准备沉积环境，请将毛细管支架连接到压力控制器。使用多向微操纵器在光学显微镜下维护毛细管支架。
将支架放在显微镜下，碳纤维朝向毛细管支架。接下来，在极地下颚固定玻璃毛细管。使用第一表文本协议，确保根据配片移液器大小正确设置极性参数，并拉取一个内端直径在2至10微米之间的微移液器，使分散的celadonite畅通无阻。
然后，用含塞拉多尼特的水填充微移液。在显微镜下，将微移液器安装在毛细管支架上，然后将微移液器与碳纤维对齐。增加微移液器宽端的压力，使下降在出口处形成而不掉落。
向上移动碳纤维以触摸掉落，这将弄湿碳纤维的顶点。在此之后，收回碳纤维。在显微镜下，将源插入源支持。
在真空下安装源支架。将碳纤维和物体连接到两个高压供电。检查每个触点的电气连续性，并在实验装置上安装法兰。
在此之后，打开真空泵。在物体和电气接地之间的微样本范围内连接一个口径的纳米计。以大约 1 伏/秒的速度缓慢地增加对源的负偏置电压。
如果阳极离源一毫米远，当强度突然增加时，启动发生在大约两千伏。然后，立即降低电压，将强度稳定在百纳米中。在开始时，强度可以在几个数量级上波动。
强度可能会波动数小时。等待，直到波动减少。当波动低于 10% 时切断电压 开始，使用旋转法兰将源转向简单的投影设置以观察电子束。
使用微操纵器可缩短源到屏幕的距离，并获取屏幕上的整个位置。测量源到屏幕的距离。使用旋转法兰将电子束与正态屏幕之间的角度更改，以拍摄屏幕照片。
沿一个轴绘制灰级强度轮廓，并确定给定源到屏幕距离的发射半径。计算文本协议中概述的圆锥角。之后，用阳极测量的强度测量发射强度与施加在源的电压，以及碳纤维施加的电压。
创建福勒-诺德海姆绘图到塞拉多尼特源，如文本协议中概述。曲线将显示具有饱和度的直线，以表示最高电压。最长的直线是现场发射过程的特征。
要测量源大小，请使用旋转法兰将源转向静电镜头。调整强度，使信号仍具有最高放大倍率。使用 L1 进行第一次放大，然后接近对象朝向源。
最后，激活 L2 以生成一个投影图像，其中包含沿对象边缘的巨大壁画衍射模式。测量屏幕上图像上最清晰的可见细节，并计算文本协议中概述的源大小。以15千伏或3千伏获得沉积在碳纤维上的半酸盐的扫描电子显微图像。
来源显示一个，有时两个晶体在他们的顶点。然而，SEM 的使用涉及对碳纤维的另一种支持，碳纤维很难安装和去安装而不断裂。尝试直接电子发射更安全。
投影显微镜的测试表明，用这种方式准备的每个源都会发出。开球只需要一次。这些源中大多数显示单个点源。
发射配置文件仅指示一个连续图像，而没有其他位置。福勒-诺德海姆地块在高电压下呈现出 10 个数量级直和饱和度。给定电压获得的饱和机制取决于结构，但斜率有系统地降低，以从约 10 微微电流更高的电流强度。
然后，通过测量所生成图像上的最小细节来估计源大小。此图像是对象的菲涅衍射模式。在这里，干扰边缘的丢失归因于源的大小。
在此协议中，最重要的是在尖状导体的顶点上获得一个塞拉多尼特晶体，以便能够接近对象，向源对对象进行成像。关键的一步可能是，一小滴含有芹菜水的水沉积在纤维的顶点。在装有静电透镜的投影显微镜中使用此热星电子源，可以处理较大的源对象距离。
这使得开发离轴签名技术成为可能，可以探索纳米测量物体周围的磁场和电场。
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概述
本文介绍了一种制备铁铝硅石电子源的协议，该电子源已经展示出与填充发射金属尖端相当的长寿命和亮度。在投影显微镜中使用该源可以实现大的源物距，减少了源崩溃和图像失真的风险。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 成像技术
- 电子源
背景
- 铁铝硅石源以其长寿命而闻名。
- 亮度对于有效成像至关重要。
- 投影显微镜受益于稳定的电子源。
- 最小化局部场效应可以提高图像质量。
研究目的
- 开发可靠的铁铝硅石电子源。
- 评估所制备源的亮度。
- 改进低能电子显微镜的成像技术。
使用的方法
- 将源插入不锈钢管中。
- 使用钨丝进行电子发射。
- 用刀片将管切割到所需长度。
- 在显微镜设置中实现静电透镜。
主要结果
- 铁铝硅石源表现出长时间的操作寿命。
- 亮度水平与传统金属尖端相匹配。
- 图像失真显著减少。
- 成功实现了大的源物距。
结论
- 铁铝硅石源是电子显微镜的可行替代品。
- 它们为成像应用提供了稳定性和高亮度。
- 该协议可以提高低能电子显微镜的性能。
常见问题
Executive Industry Relevance
This protocol enables the preparation of a robust celadonite electron source with long operational lifetime and brightness comparable to metal tips, supporting stable low-energy electron imaging. The approach reduces source crash risk and image distortion by allowing large source-object distances in projection microscopy. These attributes enhance reproducibility and throughput in discovery-stage workflows requiring precise electron beam control for target validation and mechanistic studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Provides a stable electron source for interrogating biological samples at nanoscale resolution, supporting hypothesis testing in structural biology.
- Operational Value: Enables long-term source use without frequent replacement, reducing downtime in imaging-dependent target validation assays.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers consistent electron emission for reliable imaging readouts in phenotypic screening platforms.
- Operational Value: Supports high-magnification imaging under variable pressure conditions, increasing assay flexibility.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates imaging of nanometric objects to explore electric and magnetic fields, aiding mechanistic de-risking of therapeutic targets.
- Operational Value: Compatible with electrostatic lenses, allowing integration into existing low-energy electron microscopy workflows for preclinical continuity.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery workflows where stable electron sources are needed for imaging-based target characterization and pathway clarification.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by enabling high-resolution imaging of biological structures without source-induced artifacts.
- Screening: Ensures reproducible electron beam output for consistent imaging across compound screening campaigns.
- Analytics: Provides quantitative outputs such as emission intensity, source size, and cone angle for objective comparison of imaging conditions.
- Translational Research: Enables exploration of nanoscale biophysical properties, supporting biomarker-related structural insights.
- Enterprise Reuse: The source preparation protocol is a reusable capability for labs conducting repeated low-energy electron imaging studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in imaging data through reduced mechanical instability and field emission variability.
- Operational Value: Months-long source lifetime and tolerance to higher pressure improve instrument uptime and reduce maintenance.
- Strategic Value: Enables go/no-go decisions based on reliable nanoscale imaging, reducing late-stage failure risk in target validation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of targets by providing stable, high-fidelity structural data early in discovery.
Implementation Considerations
- Expertise in micropipette-based crystal deposition and vacuum system handling.
- Access to ultrasonic dispersers, pressure controllers, and high-voltage feed-throughs.
- Standardization of celadonite concentration and deposition parameters across operators.
- Adaptation considerations for different carbon fiber substrates and tip geometries.
- Practical limitation: SEM verification adds steps and risk of source damage, so direct emission testing is preferred.
