Самый большой микроскоп в мире: Самый мощный оптический микроскоп в мире позволит разглядеть живые вирусы. » DailyTechInfo

Самый мощный микроскоп в мире на видео

Вся соль
»
Жизнь прекрасна
»
Самый мощный микроскоп в мире на видео

20:30 13 июня 2019

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.

источник

Если вам понравился пост, пожалуйста, поделитесь им со своими друзьями!


Источник:
Самый мощный микроскоп в мире на видео

Опубликовал: Айва Aiva

Теги:
видео
Мир
Titan
атом
движение


Мой мир

Вконтакте

Twitter

Одноклассники

Сортировка:
Рейтинг
|
Дата

Хочу получать рассылки
от MediaСоль

Пока комментариев к статье нет, но вы можете стать первым.

Видео: Самый известный малыш-бодибилдер — что с ним стало спустя 10 лет

Женский каприз
10:14
22 ноя 2021

Видео: 7 самых красивых женских армий в мире

Женский каприз
10:10
26 июн 2021

Самый высокий человек в мире стал папой — как выглядит его сын

Женский каприз
07:15
19 авг 2021

16 самых красивых цветков в мире: фото, описание, видео

Сад огород дача и все самое интересное
13:47
12 окт 2016

Она думала, прыщи — это гормональное. Врач потерял дар речи, когда сел за микроскоп!

Интересный мир
07:15
23 июн 2017

Мощный рецепт очистит кровь и избавит от хронической усталости и болезный сердца и сосудов!

Сад огород дача и все самое интересное
07:36
01 окт 2018

Самый простой и вкусный салат

Страничка добра и сплошного жизненного позитива!
11:00
24 окт 2021

Многослойный «Сметанник» — самый простой торт

Женский сайт
23:02
14 янв 2018

Самый дорогой кофе в мире делают из…

Дома лучше!
09:00
20 окт 2018

Почему весь Голливуд считает лучшим человеком в мире Киану Ривза

Человек познаёт мир
16:30
13 ноя 2022

Выберете причину обращения:

Отписаться от рассылки / удалить профиль

Предложить улучшение

Выберите действие

Укажите ваш емейл:

Укажите емейл

Такого емейла у нас нет.

Проверьте ваш емейл:

Укажите емейл

Почему-то мы не можем найти ваши данные. Напишите, пожалуйста, в специальный раздел обратной связи: Не смогли найти емейл. Наш менеджер разберется в сложившейся ситуации.

Ваши данные удалены

Просим прощения за доставленные неудобства

Самый мощный микроскоп в мире — строение и работа

Содержание:

  • Самый мощный микроскоп
  • Проектирование
  • Строение 
  • Принцип работы
  • Возможности

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:

  1. 300 000 вольт подаются внутрь пушки, внутренние электроны разгоняются практически со скоростью света.
  2. Затем электроны ведут себя как волны очень короткой длины.
  3. 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:

Ученые создали микроскоп с самым высоким разрешением

Путь, который начался почти столетие назад, когда ученые изобрели первый электронный микроскоп, сделал еще один шаг.

Группа физиков подобралась еще ближе к предельному пределу того, насколько, по мнению ученых, можно увеличивать объекты. Эта группа ранее удерживала мировой рекорд по самому высокому разрешению, достигнутому с помощью микроскопа. Их последняя работа, опубликованная в журнале Science , еще больше уменьшает этот рекорд.

«Это изображение с самым высоким разрешением в истории человечества», — говорит Дэвид Мюллер, физик из Корнельского университета и один из авторов статьи.

Вы не получите такого высокого разрешения с микроскопами, которые вы могли использовать в школе. Эти микроскопы — подобные тем, которые Роберт Гук использовал более 300 лет назад, чтобы заглянуть в скрытый мир клеток, — видят свет. Это означает, что они не способны видеть что-то меньшее, чем длина волны этого света. Это жесткий предел, который в тысячу раз слишком велик, чтобы думать о том, чтобы увидеть атомы.

Ученые уже сталкивались с этим блокпостом в начале 20-го века. Если вы хотите стать меньше — например, чтобы войти в мир вирусов, чтобы разработать вакцину против полиомиелита, — вам понадобится среда с более короткой длиной волны, чем у света.

Вы можете обратиться к электронам, крошечным заряженным частицам, вращающимся вокруг ядра атома. В 1930-х годах такие ученые, как Эрнст Руска, начали строить первые электронные микроскопы, которые могут обнаруживать крошечные объекты в ярких деталях, исследуя их электронными лучами.

[См. также: Oppo установила цифровой микроскоп в свой новый флагманский смартфон]

Электроны имеют длину волны примерно в 100 000 раз короче света. Теоретически вы можете использовать их, чтобы заглянуть в атомы — эти фундаментальные строительные блоки всей обычной материи. Но есть проблема, и это не вина электронов. «Качество электронных линз ужасное, — говорит Мюллер.

Ни одна система визуализации не совершенна, как хорошо известно многим астрономам. Но электромагнитные линзы внутри электронных микроскопов особенно размыты. Глядя в обычный электронный микроскоп, по словам Мюллера, все равно, что смотреть на свет через пивную бутылку.

Один из способов обойти это — прикрепить аппаратные средства, называемые «корректорами аберраций», которые подобны прописыванию вашему электронному микроскопу пары очков. Но чтобы посмотреть на атомы, вам нужно будет дирижировать симфонией корректоров аберраций. Представьте себе сотню пар постоянно меняющихся очков.

К 1990-м и 2000-м годам компьютеры сделали это возможным, подняв разрешение микроскопа до новых пределов. Какое-то время корректоры аберраций занимали трон разрешающей способности. Но к 2010-м технология начала выдыхаться.

Чтобы продолжать расширять пределы разрешения микроскопа, физики Корнеллского университета пошли по менее проторенной дороге: они полностью отказались от линз. Вместо этого они стреляли электронами в объект и наблюдали, как они рассеиваются.

Когда эти электроны летят, атомы объекта сбивают бомбардирующие электроны с курса, сгибая их в узор на дальней стороне объекта. Направляя электроны на объект с разных позиций, вы можете создать целый альбом паттернов. С помощью современных компьютеров вы можете сшить эти шаблоны вместе, чтобы восстановить микроскопическое изображение исходного объекта.

Это называется птихография (тай-КАВ-граф-ее). Рентгеновские ученые сегодня обычно используют свою собственную версию птихографии, но для наблюдателей за электронами это был тупик. Ученые говорили об электронной птихографии в теории в течение полувека, но только в последние полвека это стало реально возможным, по словам И Цзяна, физика из Аргоннской национальной лаборатории и соавтора статьи.

Во-первых, в прошлом у ученых не было детекторов, которые могли бы точно определить, куда приземлилось достаточное количество электронов. Во-вторых, электроны особенно склонны отбрасываться во всевозможных диких направлениях даже одним атомом. Это нелегко объяснить даже с помощью современных компьютеров. В результате корректоры аберраций на порядок опережали птихографию в рекордном разрешении.

Но группа Корнелла считала, что птихография многообещающая. К середине 2010-х они разработали современные детекторы электронов. Для этого они позаимствовали алгоритмы у рентгенологов. Они также упростили проблему, набрав свой электронный луч и заточив объект до минимально возможной толщины.

И в 2018 году это сработало. Группа из Корнелла превзошла корректоры аберраций и достигла самого высокого разрешения микроскопа, за что была занесена в Книгу рекордов Гиннеса.

[Связано: 6 ярких микроскопических изображений жизни]

Конечно, это не был надежный метод. «Все, что мы могли сделать, — это работать с этими материалами толщиной всего в один или два атома», — говорит Мюллер.

Но группа задавалась вопросом, могут ли они стать еще меньше. У них было оборудование для этого, но им нужны были компьютеры, чтобы учесть досадное рассеяние электронов. По сути, им нужно было решить физическую проблему, которую не решали 80 лет.

Группе Корнелла потребовалось три года возни с алгоритмами — три года работы, которые, по словам Мюллера, часто оказывались бесплодными. Но благодаря работе постдока Корнелла Женя Чена они нашли способ, который сработал.

Результат? Они побили собственный мировой рекорд в два раза.

Одно из самых маленьких изображений, когда-либо созданных: атомы кислорода, скандия и празеодима при увеличении в 10 миллионов раз. Корнельский университет

«Эта статья является знаковым исследованием», — говорит Мэтью Джозеф Черукара, специалист по вычислительной технике из Аргоннской национальной лаборатории, который не участвовал в работе над статьей. «Это демонстрация возможностей передовых алгоритмов и вычислений в преодолении и преодолении физических ограничений микроскопов».

Могут ли ученые пойти еще дальше?

Ответ на этот вопрос буквально туманен.

Посмотрите на фотографии группы Корнелла, и вы увидите, что атомы кажутся размытыми. Это не аберрация детектора или помехи с воздуха. Это дрожание самих атомов, вибрирующих в жару. Вы можете охладить атомы, чтобы они остались на месте, но, исследуя их электронами, вы только снова их нагреете.

Так что это размытие, насколько известно ученым, не может быть преодолено, если только они не найдут совершенно другой способ взглянуть на атомы.

«Мы почти на пределе возможностей», — говорит Мюллер.

Самый мощный в мире микроскоп прибыл в лабораторию Беркли – The Mercury News

Наука о малом стала намного больше в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли с появлением самого мощного в мире микроскопа.

Новый микроскоп стоимостью 27 миллионов долларов имеет разрешение в половину ангстрема или 300 миллиардных долей фута и может отображать и идентифицировать отдельные атомы.

«Это удваивает разрешение лучшего микроскопа, который у нас есть», — сказал материаловед Ульрих Дамен, директор Национального центра электронной микроскопии в лаборатории. «Это выходит за рамки современного искусства».

Чтобы представить силу разрешения в полангстрема в перспективе, атомы обычно разнесены на пару ангстрем друг от друга. Человеческие ногти растут со скоростью около 10 ангстрем в секунду, с той же скоростью, с которой движутся тектонические плиты Земли.

«Он может видеть более мелкие детали, чем любая другая машина», — сказал Джон Спенс, физик из Аризонского государственного университета в Фениксе. «Ты лучше видишь атомы».

Микроскоп поможет ученым обнаруживать и формировать новые наноструктуры атомного масштаба, которые могут привести к созданию более качественных материалов для целого ряда продуктов, от самолетов до косметики.

По словам Спенса, еще одна возможность, которая потенциально может сэкономить миллиарды долларов, — это использование наночастиц для преобразования нефти в бензин.

«Работа, которую они выполняют, зависит от того, как устроены атомы», — сказал он. «Вы можете настроить их, чтобы сделать преобразование более эффективным».

Проект микроскопа, финансируемый Министерством энергетики, является первым крупномасштабным проектом такого рода. Это результат сотрудничества нескольких национальных лабораторий, а также двух европейских компаний, создавших микроскоп.

Первый этап сборки прибора в Беркли был завершен в прошлом месяце. Дамен надеется, что сможет протестировать его примерно через месяц после того, как он будет откалиброван. Позже в этом году микроскоп будет доступен для ученых со всего мира, которые подадут заявку на его использование.

Имея высоту 12 футов, новый электронный микроскоп совершил несколько технологических скачков по сравнению с остальными мировыми микроскопами, чтобы улучшить разрешение, контрастность и цветопередачу.

Электронные микроскопы работают, направляя луч мчащихся электронов на тонкий срез материала, а затем записывая, как материал рассеивает электроны.

Одним из основных усовершенствований является серия из более чем дюжины магнитных линз, которые помогают фокусировать электронный луч. Когда частицы проходят через линзы, магниты толкают и притягивают их в нужное место до тех пор, пока они не сфокусируются в одной точке при попадании на целевой материал.

«Это способ изменить положение электронов», — сказал физик Питер Денес, руководитель проекта микроскопа. «Для этого требуется много объективов».

Материал рассеивает электроны, а другая серия линз возвращает электроны обратно в изображение.

Каждый объектив имеет свой собственный источник питания, который должен быть невероятно стабильным, без колебаний. Технология источников питания нового микроскопа была разработана только в прошлом году.

Глядя на такие маленькие вещи, как атом, требуется чрезвычайно тихая и стабильная среда. В лаборатории Лоуренса в Беркли новая машина опирается на 70-тонный бетонный блок, который перемещается на воздушных подушках для уменьшения помех от вибраций земли.

Комната, в которой находится микроскоп, будет изолирована от воздуха и шума, и в ней будет поддерживаться постоянная температура. У него наклонные стены для снижения акустического шума, он отделен от остальной части здания, которое его окружает, и его строительство обошлось в 1 миллион долларов.

«Мы приложили немало усилий, чтобы создать стабильную среду», — сказал Дамен.

Следующим этапом проекта является создание в лаборатории второго микроскопа, имеющего все возможности первого, с некоторыми дополнительными улучшениями. Второй инструмент будет иметь линзы, корректирующие цвет.

Подобно тому, как изображения на старых телевизорах иногда имеют вокруг себя цветной ореол, изображения, полученные с помощью электронного микроскопа, имеют цветную окантовку, которая размывает детали.