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透射电子显微镜HT7800系列的特点及应用

Introduction of the HT7800 series TEM and its application

长冲功*1、田村圭司*1、三濑大海*2、藤井孝史*1、和久井亚希子*3、和山真里奈*3

1. 前言

透射电子显微镜(以下简称为TEM: Transmission electron microscope)可以实现细微结构的表面形貌观察,是材料科学研究的重要手段,因此被广泛应用于诸多领域,如医学和生物学领域的研究与诊断,食品、高分子、化学、纳米材料的研究与开发等等。为满足各领域的不同需求,日立特推出120kV透射电子显微镜(TEM)HT7800系列。

本系列包含配备高衬度透镜,实现大视野、高对比度观察的HT7800和配备同级别最高分辨率透镜的HT7830。

下面为您介绍HT7800系列的特点及相关应用。

2. HT7800概要和特点

图1所示为HT7800的外观图片。HT7800秉承HT7700的优异性能,使用荧光屏相机可以在明亮的环境下进行TEM操作。HT7800系列的加速电压范围是20kV至120kV,LowMag模式下,放大倍率为50~1,000倍,Zoom模式下,放大倍率为200~600,000倍(HT7830的最高放大倍率为1,000,000倍)。

图1 HT7800系列透射电子显微镜外观
图1 HT7800系列透射电子显微镜外观

HT7800系列具有以下四大特点。

(1)操作性能卓越
明亮环境下操作也十分简单。通过新图形用户界面(GUI)和操作面板,可简单且快速进行TEM分析。
倍率变更至模式极限时,将自动切换模式(选配)。

(2)高画质
HT7800系列采用日立独有的双隙物镜设计,并在此基础上完善了电子光学系统,用户可根据待测样品种类和实验目的,选择不同的分析仪器。HT7800可实现低倍率广视野、高衬度观察,HT7830可实现高分辨率观察。而且还可以在20kV的低加速电压下清晰观察样品以及高衬度观察未染色的样品。
“HT7830”标配高分辨透镜,在轴晶格分辨率高达0.19nm。图2所示为使用HT7830拍摄的晶格间隔为0.19nm,单晶硅的高分辨率TEM图像。

图2 单晶硅高分辨观察示例
图2 单晶硅高分辨观察示例
观察装置:HT7830 样品:单晶硅 加速电压:120 kV
观察放大倍率:1,000,000倍

(3)功能完善
标配多种自动功能。
HT7800系列标配70°倾斜角下3D图像自动捕捉和重构功能。
HT7800/HT7830这两种机型配置了导航功能,可快速寻找视野。“Image Navigation”功能使得视野寻找更加直观,用户只需在图像上指定区域,即可自动获取视野。

(4)扩展性强
HT7800系列具有很强的扩展性,可选配各种相机,搭载CLEM、STEM、EDX等各种功能,满足广大用户的不同需求。

3. 应用

3-1. 无染色生物切片的高衬度观察

图3所示为使用HT7800在加速电压为80kV、HC模式、12,000倍下拍摄的小白鼠坐骨神经的无染色切片。即使是未经电子染色的切片,通过HT7800也可以清晰观察到小白鼠坐骨神经内的髓磷脂。3b是经3a的□部分放大后得到的。图中我们可以清晰观察到髓磷脂层状结构。由此,我们可以断定HT7800可高衬度观察无染色切片。

図3 無染色生物切片の高コントラスト観察例
图3 无染色生物切片的高衬度观察示例
观察装置:HT7800 样品:小白鼠坐骨神经 加速电压:80 kV
(a) 观察放大倍率:12,000倍
(b) 观察放大倍率:40,000倍

3-2. 燃料电池用电极催化剂的高分辨观察

图4所示为通过HT7830观察燃料电池用电极催化剂所获得的高分辨图像。图4a是在加速电压为120kV、HC模式、100,000倍下拍摄的图像。如图,我们可以观察到碳(C)载体上携带的铂(Pt)颗粒的分布情况。4b是经4a的□部分放大后得到的。图中我们可以清晰观察到碳载体上晶格间距为0.34nm的晶格像。通过HT7830可以高衬度且高分辨观察含碳等轻元素的载体上携带的金属催化剂颗粒等纳米复合材料。

図4  燃料電池用電極触媒の高分解能観察例
图4 燃料电池用电极催化剂的高分辨观察示例
观察装置:HT7830 样品:Pt/C催化剂 加速电压:120 kV
(a) 观察放大倍率:100,000倍
(b) 观察放大倍率:400,000倍

4. 总结

HT7800系列可应用到生物医疗、纳米技术、软物质研究等广泛领域。本系列不但标配荧光屏相机、双隙物镜,而且在性能、操作性、通用性以及扩展性上都有了进一步提升。HT7800系列包含面向医疗生物领域,可实现大视野、高对比度观察的HT7800和配备同级别最高分辨率透镜的HT7830。该系列产品将作为研发和筛选样品的基础工具而得到广泛的应用。

作者介绍

*1 长冲功、田村圭司、藤井孝史
日立高新技术公司 科学・医用系统事业统括本部 科学系统产品本部 电子显微镜第二设计部

*2 三濑大海
日立高新技术公司 科学・医用系统事业统括本部 科学系统产品本部 电子显微镜解决方案系统设计部

*3 日久井亚希子、和山真里奈
日立高新技术公司 科学・医用系统事业统括本部 科学系统产品本部 应用开发部