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温度 E電子M顕微鏡の温度要件は特に高くありません。通常、快適さとエネルギー効率を考慮すると、夏は摂氏 26 度、冬は摂氏 20 度程度の温度が許容されます。ただし、温度変化率は重要であり、一般的な要件は ≤0.5°C/3 分または ≤0.5°C/5 分です。 高品質のセントラル空調システムは通常、これらの要件を満たすことができます。たとえば、有名ブランドのスプリット エアコンのサイクルは 4 分で、温度変動は摂氏約 1 度です。高精度空調システムを使用しても、通常、価格、メンテナンス費用、適用性の点で大きなメリットは得られません。 実際には、 18 H 19 高精度 20 E 21 電子 22 M 23 顕微鏡 は、かさばり、熱容量が大きくなる傾向があります。室内の温度変化が大きくない限り、短期間内のわずかな温度変化が顕著な影響を与える可能性は低いです。[26] 冷却水パイプ、液体窒素パイプ、デュワー瓶の結露や滴下を防ぐために、電子顕微鏡室の温度が過度に低くならないようにすることが重要です。たとえば、液体窒素デュワー瓶の下に旧式の分光回路基板を不適切に配置したところ、結露の滴下により損傷したケースがありました [30]。 循環冷却水タンク、エアコンプレッサー、無停電電源装置(UPS)、真空ポンプなどを収納する補機室については、規定の放熱量に基づいて空調システムの必要能力を算出する必要がある。機器の仕様に記載されています。 補機室の温度が高すぎると、循環冷却水タンクの冷却効率が低下し、レンズの熱ドリフトが増加する可能性があります。 したがって、補機室の温度は年間を通じて 35 ℃以下に保つことが推奨されます。 H湿度 凍結サンプルには高湿度の要件があり、25% 未満の相対湿度を好むユーザーもいます。ただし、湿度が極端に低い場合は静電気放電が発生する可能性があります。これに対処するには、凍結割断準備装置を電子顕微鏡の近くに移動して、凍結サンプルの暴露時間を最小限に抑え、それによって湿度要件を下げることができます。。 通常、電子顕微鏡室の相対湿度は 65% 未満で十分であり、これは比較的低い要件であり、ほとんどの空調システムが容易に満たすことができます (部屋のドアが閉まり、人の出入りの時間が一定であると仮定すると)最小化されます）。 新築して1年以内の建物の場合、建物内の湿気を取り除くのに時間がかかる場合があります。このような場合、湿度を調整するために除湿剤を追加できます。 エアフロー もう 1 つの考慮事項は�

よく知られているように、電気機器には安全保護のために接地が必要です。さまざまな機器の外装や露出した金属部分は、短絡や漏電が発生した場合に、筐体や露出した金属部分の電圧が人体に触れても安全な範囲内に留まるように、アースに直接接続する必要があります。現在の安全規格では 24V を超えない電圧を指定しているため、個人の安全が確保されています。 電子M顕微鏡も例外ではなく、安全のために接地も必要です。システムに漏洩が発生した場合には、オペレータや保守要員の安全を確保するための排出経路が設けられています。 ただし、E電子M顕微鏡には特別な要件があります。 電子顕微鏡の接地線は、電子顕微鏡内のさまざまなサブシステム (検出器、信号処理増幅器、電子ビーム制御など) の共通の「ゼロ電位」基準点として機能し、電圧ゼロ電位で安定でなければなりません。 理論的には、接地線は電圧がゼロの基準点です。しかし、実際には、接地回路に電流が流れている場合 (この電流は通常、漏れ電流または接地電流と呼ばれ、さまざまな電気機器によって生成される漏れ電流のベクトル和です)、接地内の接地端子は接地されません。回路には接地電圧がかかります (接地線の接地抵抗は、たとえ小さくてもゼロにはならないため、オームの法則 V=IR に従って、漏れ電流 I がゼロでない場合、接地電圧 V はゼロになりません)。 この接地電圧は通常は無視できますが、画像を数万倍から数百万倍に拡大する必要があるE電子M顕微鏡の場合、その結果生じる影響は多くの場合重大であり、無視することはできません。 接地電圧の変動は、スキャンされた画像の垂直端で磁場や振動干渉に似たアーティファクトを直接引き起こし、ひどい場合には画像の揺れを引き起こす可能性があります。 この問題の解決策は簡単で、「シングルアースループ」と呼ばれる電子顕微鏡専用の専用接地回路を設定することです。これにより、同じ電源回路上の他の電気装置の漏れ電流からE電子M顕微鏡への干渉が排除される。。 接地線の完全な独立性を確保するには、接地体、接地線、および接地端子はすべて独立しており、導電体に接続されていない必要があることに注意してください。 次の一般的なエラーは避けてください: 1) 完全に独立した接地体を設置せず、共通の接地体に接続された接地線を敷設するだけである。 2) 個別の接地体はありますが、接地線または接地端子は共通の接地線または他の電気機�

まず、低周波振動の原因について説明します。 繰り返しのテストにより、低周波振動は主に建物の共振によって引き起こされることが判明しました。産業用建物と民間建物の建築仕様は、床の高さ、深さ、スパン、梁と柱のセクション、壁、床梁、いかだスラブなどの点で一般に類似しています。ただし、特に低周波共振に関しては、いくつかの違いがある場合があります。共通の特徴を特定できます。 建物の振動で観察されるいくつかのパターンを次に示します: １．線形または点形のフロアプランを持つ建物は、より大きな低周波共振を示す傾向がありますが、T、H、L、S、または U などの他の形状の建物はより小さな共振を示します。 ２．直線的なフロアプランを持つ建物では、長軸に沿った振動が短軸に沿った振動よりも顕著になることがよくあります[9]。 3. 同じ建物内では、通常、地下室のない 1 階の振動が最も小さくなります。床の高さが高くなると、振動がひどくなります。地下室のある建物の 1 階の振動は 2 階の振動と同様であり、通常、最も低い振動は地下の最下層で観察されます。[11] ４．垂直方向の振動は一般に水平方向の振動より大きく、床面の高さには依存しません。[13] 5．床スラブが厚いと、垂直振動と水平振動の差が小さくなります。ほとんどの場合、垂直振動は水平振動よりも大きくなります。[15] 6．重大な振動源がない限り、建物の同じフロア内の振動は一般に一定です。これは、部屋の中央の場所だけでなく、壁、柱、または頭上の梁の近くの場所にも当てはまります。ただし、同じ場所で移動せずに数分間隔で測定した場合でも、値は異なる可能性があります。 低周波振動の発生源と特性がわかったので、対象を絞った改善措置を講じ、特定の環境における振動状態を高度に評価できるようになります。 低周波振動の改善にはコストがかかる場合があり、環境上の制約により実現できない場合もあります。したがって、実際の応用においては、電子顕微鏡実験室を運営するのに適した場所を選択したり、そこに移転したりすることが有利であることが多い[21]。 次に、低周波振動の影響と考えられる解決策について説明します。 次の図に示すように、20 Hz 未満の振動は電子顕微鏡に重大な破壊的な影響を与えます。 画像 1

電子顕微鏡研究室の環境は、電子顕微鏡自体には直接影響しませんが、むしろ顕微鏡の画像品質と全体的なパフォーマンスに影響を与えます。電子顕微鏡の動作中、細い電子ビームは高真空環境内を移動し、0.7 メートルの距離を移動する必要があります (1S2 キャニング 3E4 電子 5Microscope) から 2 メートル以上 (T送信 E電子の場合) Microscope)。経路に沿って、磁場、地面の振動、空気中の騒音、気流などの外部要因により、電子ビームが意図した経路から逸脱し、画像品質の低下につながる可能性があります。したがって、周囲の環境については特定の要件を満たす必要があります。[17] パッシブ低周波電磁シールドには主に 2 つの方法があり、使用されるシールド材料が異なります。1 つの方法は高透磁率材料を使用します (鋼、シリコン鋼、ミューメタル合金など)。 もう 1 つの方法は高導電性材料を使用します（銅やアルミニウムなど）。これら 2 つの方法の動作原理は異なりますが、両方とも環境磁場の効果的な低減を実現します。 A. 磁気回路迂回法としても知られる高透磁率材料法は、有限の空間(領域A)を高透磁率材料で囲うことによって機能します。環境磁場の強さが Ho の場合、高透磁率材料の磁気抵抗は空気の磁気抵抗よりもはるかに小さくなります (一般的な Q195 鋼の透磁率は 4000、ケイ素鋼の範囲は 8000 ～ 12000、ミューメタル合金の透磁率は 4000 です)。は 24000 ですが、空気のおおよその値は 1) です。オームの法則を適用すると、Rs が Ro よりもはるかに小さい場合、密閉空間 (領域 A) 内の磁場強度は Hi まで減少し、減磁が達成されます (図 1 および図 2 を参照。ここで、Ri は空間 A 内の空気磁気抵抗を表し、Rs ははシールド材の磁気抵抗を表します)。シールド材の内側では、磁場の作用により磁区が振動し、磁気エネルギーを熱として放散します。[31] ケイ素鋼とミューメタル合金は浸透率に異方性を示し、建設中にハンマーで叩いたり、曲げたり、溶接したりすることができないため（理論的には熱処理によってこれらの特性を改善できますが、大型の固定製品には非現実的です）、それらの有効な性能は次のとおりです。大幅に減少しました。ただし、ハンマーで叩いたり、曲げたり、溶接したりすることなく、特定の特別な領域で補助または補強の目的で使用することは可能です。 高透過性材料は高価であるため、一般に電子顕微鏡のシールドには広範囲には使用されず、少数の特定の領域 (ドアの隙間�

電子顕微鏡研究室の環境は、電子顕微鏡自体には直接影響しませんが、むしろ画像品質と全体的なパフォーマンスに影響を与えます。電子顕微鏡の動作中、細い電子ビームは高真空環境内を移動し、0.7 メートルの距離を移動する必要があります (1S2 キャニング 3E4 電子 5Microscope) から 2 メートル以上 (T送信 E電子の場合) Microscope)。経路に沿って、磁場、地面の振動、空気中の騒音、気流などの外部要因により、電子ビームが意図した経路から逸脱し、画像品質の低下につながる可能性があります。したがって、周囲の環境については特定の要件を満たす必要があります。[17] 主に検出器、コントローラー、消磁コイルは、0.001Hz ～ 300Hz の低周波電磁場を緩和するために使用される特殊な装置であり、「消磁コイル」と呼ばれます。 D消磁器. 消磁器動作範囲に基づいてACタイプとDCタイプに分類でき、さまざまな使用環境に合わせて両方のタイプを組み合わせたモデルもあります。低周波消磁器の利点には、小型、軽量、省スペース設計であり、建設後に設置できることが含まれます。クリーンルームなど磁気シールドの構築が難しい環境に特に適しています[39]。 ブランドに関係なく、消磁器の基本的な動作原理は同じです。 3 軸検出器を使用して電磁干渉信号を検出し、PID コントローラーを介して逆相電流を動的に制御および出力し、3 次元消磁コイル (通常は 6 個の疑似ヘルムホルツ長方形コイルを 3 セット) で逆相磁界を生成します。 ）、特定の領域の磁場を効果的に中和およびキャンセルし、磁場をより低い強度レベルに低減します。 消磁器の理論上の消磁精度は 0.1m ガウス p-p、つまり 10 nT に達することがあり、一部のモデルはさらに優れた精度を主張していますが、これは検出器の中心でのみ達成可能であり、近くでの相互干渉のため他の機器では直接測定できません。距離が離れた場合、またはそれ以上の距離での「等電位面」現象。 消磁装置は、環境の変化に基づいて消磁電流を自動的に調整します。場合によっては、電流が大きくなることがあります。他の敏感な機器が近くにある場合は、通常の動作への干渉を避けるために、配線のレイアウトに注意することが重要です。たとえば、電子ビーム露光装置は、近くで動作している磁場検出器の影響を受けています。[51] 消磁コントローラの消費電力は一般的に250W～300W程度です。 消磁器の検出器は一体型でもAC/DC分離型でも性能に大きな違いはありません。

電子顕微鏡研究室の環境は、電子顕微鏡自体には直接影響しませんが、むしろ顕微鏡の画像品質と全体的なパフォーマンスに影響を与えます。電子顕微鏡の動作中、細い電子ビームは高真空環境内を移動する必要があり、0.7 メートル (走査型電子顕微鏡e の場合) から 2 メートル以上 (走査電子顕微鏡e の場合) の距離をカバーする必要があります。 4透過型電子顕微鏡e)。経路に沿って、磁場、地面の振動、空気中の騒音、気流などの外部要因により、電子ビームが意図した経路から逸脱し、画像品質の低下につながる可能性があります。したがって、周囲の環境については特定の要件を満たす必要があります。 よく知られているように、電磁波は交流の磁場と電場から構成されます。ただし、磁場または電場のいずれかを使用して電磁波を測定する場合は、周波数を考慮することが重要です。実際には、周波数を考慮する必要があります。 非常に低い周波数 (周波数がゼロに近づく傾向があるため、DC 磁界と同等) では、電磁波の磁気成分が強くなり、電気成分が弱まります。周波数が高くなると電気成分が強くなり、磁気成分が減少します。これは段階的な移行であり、明確な転換点はありません。一般に、ゼロから数キロヘルツまでの磁場成分は十分に特徴づけることができ、磁場の強度の測定にはガウスやテスラなどの単位が使用されます。 100 kHz を超えると、電界成分がより適切に測定され、電界強度の単位はメートルあたりのボルト (V/m) が使用されます。強い磁場成分を含む低周波電磁環境に対処する場合、磁場を直接低減することが効果的なアプローチです。 次は 私たちは、40〜120立方メートルのシールド容積内で0.5〜50ミリガウス（ピーク・トゥ・ピーク）の範囲の磁場強度を持つ低周波（0〜300 Hz）の電磁場をシールドする実用化に焦点を当てます。 。費用対効果を考慮して、シールド材には低炭素鋼板 Q195 (旧称 A3) が使用されることが一般的です 。 単一の厚い材料の渦電流損失は、複数の薄い層（合計厚さが同じ）の渦電流損失よりも大きいため、特別な要件がない限り、より厚い単層材料が好ましい。数学モデルを確立しましょう: １．式の導出 低周波電磁波のエネルギーは主に磁場エネルギーで構成されているため、高透磁率材料を使用して磁気バイパス経路を提供し、シールドボリューム内の磁束密度を下げることができます。並列分流回路の解析手法を応用することで、磁束経路の並列分流の計算式を導き出すことができます。 ここでいくつかの定義を示します: ほ:外部磁界強度 こんにちは: シールドボリューム内の磁場の強さ Hs: シールド材内部の磁場強度 A: シールドを通過する磁力線の面積 A = L × W Φo: 空気の透過率 Φs: シールド材の透過率 Ro:シールド内部空間の磁気抵抗 Rs: シールド材の磁気抵抗 L: シールドボリュームの長さ W: シールドボリュームの幅 h: シールドボリュームの高さ (つまり、磁気チャネルの長さ) b: シールド材の厚さ 概略図 (図 1) から、次の方程式を得ることができます。 Ro = h / (A × Φo) = h / (L × W × Φo) (1) Rs = h / ((2b × W) + (2b × L)) × Φs (2) 等価回路図 (図 2) から、次の方程式を得ることができます。 Rs = Hi × Ro / (Ho - Hi) (3) 式 (1) と (2) を式 (3) に代入して整理すると、シールド材の厚さ b を計算するための式 (4) が得られます。 b = L × W × Φo × (Ho - Hi) / ((W + L) × 2Φs × Hi) (4) 注: 式(4)において、磁気チャネルの長さhは簡略化プロセス中に削除され、Φo、Φs、Ho、Hiなどの物理単位も削除されます。長さの単位が一貫していることを確認することのみが必要です。 式（４）から、遮蔽効果は遮蔽体積のサイズだけでなく、遮蔽材料の透過性と厚さに関係していることが分かる。透磁率が高く、シールド材が厚いと、磁気抵抗が低くなり、渦電流損失が大きくなり、シールド効果が向上します。透過率と厚さが同じ場合、シールド体積が大きくなるとシールド性能は低下します。 2．式の検証 式(4)を使用できます。Φo=1、L=5m、W=4m、Φs=4000 シールド材の厚さを計算し、計算結果を実験データ (収集に数か月かかりました) と比較する: 表 1 厚み(mm) 電界強度 (%) 1.5 2 3 4 5 6 8 外部磁界強度 100 100 100 100 100 100 100 測定された内部磁場強度 60ï65 45â50 -35 -27 ï½22 â16 8ï12 計算された内部磁場強度 18.5 13.9 9.26 6.94 5.56 4.63 3.47 注: 1.外部磁場の強さは 5 ～ 20 ミリガウス (ピークツーピーク) の範囲です。 2.測定値は条件を変えた複数の試験を換算したものです。各測定のテスト条件は同じではないため、表示された値はおおよその平均測定値を表します。 実際には、さまざまな要因により、低周波電磁シールド効果を分析および計算するための単純な数学モデルを確立することは非常に困難です。計算結果と実験データの間の大きな乖離は、以下の理由に起因すると考えられます。 まずは並列シャント回路の関数関係は線形ですが、磁気回路では透磁率、磁束密度、渦電流損失は線形関係を示しません。多くのパラメータは相互に非線形関数です (ただし、特定の範囲では良好な線形性を示す場合があります)。磁気回路の並列シャント機構を導出する際、複雑な計算を避けるために一部のパラメータを省略し、近似し、条件を簡略化し、磁気回路を線形化しました。これらの要因が、計算と実験の精度の違いの主な理由です。 次に、一般に市販されている低炭素鋼板の規格サイズは1.22m×2.44mです。 5m×4m×3mの部屋を例に考えると、完全溶接しても50箇所以上の溶接箇所があり、溶接箇所の厚みは鋼板の厚みよりも薄い場合が多いです。さらに、シールド材に開口部やギャップが存在する可能性があり、その結果、全体的な磁気抵抗が増加し、透磁率が低下します。したがって、並列シャント回路から導出される磁気シールドの計算式を実際の条件に近づけるために修正する必要がある。 3．計算式を修正 式(4)に基づいて、補正係数μを導入し、空気の透過率がほぼ1であるとみなします。シールド材の厚さbを計算する修正式は次のとおりです(式5)。 b = μ × [L × W × (Ho - Hi) / ((W + L) × 2Φs × Hi)] (5) μの値は 3.2 ～ 4.0 の間で選択されます。シールド容積が小さくプロセスレベルが高い場合は値が小さいほど好ましく、シールド容積が大きい場合は値が大きいほど適しています。 μ = 3.4 で式 (5) を使用して、計算結果を実験データと比較すると (表 2 を参照)、大幅に改善された一致...

回折限界 回折スポット 点光源が円形の開口部を通過すると回折が発生し、開口部の後ろに回折パターンが形成されます。このパターンは、エアリー ディスクとして知られる一連の同心の明るいリングと暗いリングで構成されます。 2 つの点光源のエアリー ディスクが重なると干渉が発生し、2 つの点光源を区別できなくなります。エアリー ディスクの中心間の距離 (エアリー ディスクの半径に等しい) が回折限界を決定します。 回折限界は光学顕微鏡の分解能に制限を課し、近すぎる物体や細部の分解可能な区別を妨げます。光の波長が短いほど回折限界は小さくなり、解像度は高くなります。さらに、開口数 (NA) が大きい光学系は回折限界が小さいため、解像度が高くなります。[9] エアリーディスク 解像度の計算式、NA は開口数を表します: 分解能=0.16λ / NA 歴史を通して、科学者は光学顕微鏡の回折限界を超えるために、長くて挑戦的な旅に乗り出してきました。初期の光学顕微鏡から現代の超解像顕微鏡技術に至るまで、研究者は継続的に探究と革新を行ってきました。彼らは、より短い波長の光源の使用、対物レンズの設計の改善、特殊なイメージング技術の採用など、さまざまな方法を試みてきました。 いくつかの重要な進歩には次のものがあります: １． 近接場走査光学顕微鏡 (NSOM): NSOM は、サンプル表面の近くに配置されたプローブを使用して、近接場効果を利用し、高解像度のイメージングを実現します。。 2. 誘導放出減少顕微鏡法 (STED): STED は、蛍光分子の誘導放出減少効果を利用して超解像度イメージングを実現します。 3.構造化照明顕微鏡 (SIM):SIM は、特定の照明パターンと画像処理アルゴリズムを通じて画像解像度を向上させます。 4．単一分子局在顕微鏡法 (SMLM): SMLM は、個々の蛍光分子を正確に位置特定して追跡することにより、超解像度イメージングを実現します。[43] 5. 油浸顕微鏡: 対物レンズを透明なオイルに浸すと、物体空間の開口数が増加し、解像度が向上します。 6.電子顕微鏡: 電子顕微鏡では、光ビームの代わりに電子ビームを使用することで、ド・ブロイの原理に従って物質の波動の性質を利用します。電子は光子と比べて質量があるため、波長が短く、回折が少ないため、より高い画像解像度が可能になります。[53] 倒立型蛍光顕微鏡 CIQTEK 120kV フィールドエミッション型透過電子顕微鏡 TH-F120 これらの発展により、私たちはより高いレベルでミクロの世界を観察できるよう�

光が音を生み出すことをご存知ですか？ 19 世紀後半、科学者アレクサンダー グラハム ベル (電話の発明者の一人と考えられている) は、光音響効果として知られる、材料が光エネルギーを吸収した後に音波を発生する現象を発見しました。   アレキサンダー・グラハム・ベル 画像出典：新浪テクノロジー   1960年代以降、微弱信号検出技術の発達により、高感度マイクや圧電セラミックマイクが登場しました。科学者たちは、光音響効果に基づいた新しい分光分析技術である光音響分光法を開発しました。これは、サンプルの物質とその分光学的熱特性の検出に使用でき、無機および有機化合物、半導体、金属、ポリマー材料の物理化学研究の強力なツールになります。 、など。     どうすれば光から音を生み出せるのでしょうか？下図に示すように、モノクロメーターで変調された光源、またはパルスレーザーなどのパルス光が光音響セルに入射します。光音響セル内の測定対象物質は光エネルギーを吸収しますが、その吸収率は入射光の波長や材質によって異なります。これは、異なる材料を構成する原子分子のエネルギー準位が異なるためであり、入射光の周波数νがエネルギー準位hνに近づくと、材料による光の吸収率が増加します。光を吸収した後、より高いエネルギーレベルにジャンプした原子分子は、より高いエネルギーレベルに留まりません。代わりに、エネルギーを放出してリラックスして最も低い基底状態に戻る傾向があり、放出されたエネルギーは多くの場合熱エネルギーとして現れ、材料が熱膨張して体積が変化します。たとえば、材料を光音響セルに詰め込むことによって材料の体積を制限すると、その膨張により圧力の変化が生じます。入射光の強度に周期的な変調を適用すると、材料の温度、体積、圧力も周期的に変化し、検出可能な機械波が生じます。この振動は、高感度マイクロフォンまたは圧電セラミックマイクロフォンによって検出でき、これを光音響信号と呼びます。   原理図     ロックインアンプはどのようにして光音響信号を測定するのでしょうか?   要約すると、光音響信号は、(原子または分子の緩和によって放出される) 非常に小さな熱から変換された、はるかに小さな圧力信号によって生成されます。このような極めて弱い信号の検出は、ロックインアンプなしでは必然的に実行できません。   光音響分光法では、マイクから収集した信�