低温电子显微镜(EM)是一个区域,表明近年来重大而持续的增长。大部分这对成像由于其适用性的冷冻和水化生物材料,避免文物常见室温样品制备。然而,低温不仅限于生物应用程序:越来越多的材料科学家使用技术来看看梁敏感材料(如聚合物bob综合app官网登录和III-V半导体)和真空不兼容的材料(固液界面,像水电凝胶和电池)。
低温EM样本的一个关键特性是陶瓷的,这意味着水样品中凝固没有冰晶的形成(即维持其室温结构冻结)。这是非常重要的生物样品,通常超过80%的水,在冰晶的形成引起损伤和文物。玻璃化是通过使冻结(把一块小样本在乙烷和丙烷由液态氮冷却),大满贯冻结(将样品带入快速接触液氮冷却金属块)或高压冷冻(高通滤波器,同时应用高压和液氮)。成像冻的超微结构和水化样品在高分辨率需要维护一个寒冷的环境中低温显微镜和TEM利用专门的样品持有人和成像协议避免气候变暖示例。
透射电镜样品制备在室温下为所有类型的标本在生物和材料科学通常是具有挑战性的。低温样品添加一个额外的复杂程度。低温样本不能直接处理,必须保持在一个温度低于-80°C,不得暴露在空气中的湿度和非常小和脆弱。样品也必须得足够薄的电子束的传输。有两种方法建立生产薄低温对TEM样品,cryo-ultramicrotomy(切片机使用钻石刀生产薄片在低温温度)。Cryo-ultramicrotomy是一个极其专业的方法,有很多挑战,可以引入样本损坏和有能力有限选择特定区域内的样本。网格cryo-FIB铣削要求感兴趣的功能定位是中部地区的TEM网格冻结之前,这不是微不足道的由于样本量和要求处理。还需要完整的冷冻样品厚度磨,这限制了如何冷冻样本和样本的类型,可以使用,如高通滤波器样品太厚机和其它冷冻技术仅限于样品不超过一个细胞。
常用方法网站特定的TEM薄板non-cryo样品的制备是现场提升式,(FIB详细的以前的博客。这个方法使用一个无伤大雅的轧机样本和一个OmniProbe解除了研磨liftout网格的样本和转让。一旦附加到网格样品变薄。样本附件OmniProbe和网格发生使用梁辅助沉积。的技巧是在室温下这个方法不适合低温应用程序与冷却的小费,甚至传统的附着方式不会像显微镜内的低温条件下工作导致无法控制的沉积。bob综合app官网登录
早期设计的低温轴用于执行低温FIB liftout
然而,电梯过程可以通过修改适应OmniProbe nanomanipulator低温标本,生物和非生物。修改OmniProbe使冷却的探针针尖没有额外的硬件(在显微镜cryo-stage除外)。探针尖端的温度应该比样本冷却器,但比anti-contaminator设备(ACD)即暖和。ACD < <调查样本。ACD设计这样的任何污染室在ACD凝结,在低温下而不是其他地方,必须最酷的系统的一部分。Omniprobe达到这种平衡利用被动冷却通过ACD的探针。ACD的通常至少20o比示例C冷却器,被动连接的效率意味着使用探针通常大约10oC比ACD温暖。
最后的挑战将探针与样品冷却。梁的传统方法辅助沉积不工作气体注入室凝结在样品厚层,填充磨沟。我们已经开发出一种方法使用一个低蒸气压气体,当注入存款样本和调查,允许附件调查的样本没有污染或损坏的liftout样本。使用的气体是一个标准的GIS化学打算被用来提高离子束铣的碳,沉积。使用这种方法意味着相同的工作流可以用于室温和低温liftout,只有轻微的变化。
流程演示了在酵母细胞(乐购值酵母)中提取控制样本比较文学的结果,良好的文档记录。
虽然低温liftout的发展解决方案针对的是生物和电池技术,我们也看到了它用于一些意想不到的应用程序。bob综合app官网登录这些包括牙膏的TEM样品观察纳米粒子的分布和低温断层的冰淇淋调查样本孔隙大小之间的关系在脂肪分子和冰晶的形成(这是什么导致了冰淇淋成为脆当refrozen)。
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