Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie a detekční systémy
Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (EREM) představuje jeden z moderních vývojových trendů v mikroskopických metodách. Umožňuje zkoumání vzorků živé i neživé přírody v podmínkách vysokého tlaku plynů až 3000 Pa, ve kterých se nejen povrch nevodivého preparátu nenabíjí, ale dokonce lze uchránit vlhký vzorek před vyschnutím. Přístroje EREM přitom umožňují pracovat i ve vakuu pod 0,001 Pa, odpovídajícímu podmínkám pozorování v klasickém rastrovacím elektronovém mikroskopu.
Je-li tlak plynů v komoře vzorku EREM vyšší než přibližně 200 Pa, dochází k ionizačním srážkám primárních i signálních elektronů s atomy a molekulami plynů v okolí preparátu a vzniklé ionty kompenzují nabíjení vzorku dopadajícími elektrony. Tento proces umožňuje pozorování elektricky nevodivých vzorků bez nutnosti pokrytí jejich povrchu elektricky vodivou vrstvou. Je-li v komoře vzorku tlak plynů, nejlépe vodních par, vyšší než 611 Pa (při teplotě 0°C), lze pozorovat objekty obsahující menší či větší množství vody bez vyschnutí a zborcení.
Možnosti EREM:
- Studium detailů struktury povrchů vodivých i nevodivých vzorků pocházejících z živé i neživé přírody o rozměrech nanometrů až milimetrů.
- Studium vlhkých vzorků a vzorků na fázovém rozhraní skupenství (procesy kondenzace, vypařování, tání, tuhnutí, atd.)
- Studium vzorků v podmínkách mechanického i tepelného namáhání v prostředí vakua, nebo různých druhů plynů s volitelnou vlhkostí.
- Studium materiálového, topografického, popř. napěťového kontrastu (umožňujícího zobrazit nahromadění a rozložení elektrického náboje, například na hradlech tranzistorů).
- Studium reakcí různých chemických látek v komoře vzorku mikroskopu.
- Studium chemicky agresivních látek, například bateriových hmot.
- Studium různých druhů vzorků v podmínkám blížících se atmosférickému tlaku.
Vybrané aplikace EREM a výsledky výzkumu ve spolupráci s průmyslovými partnery za poslední tři roky:
- Vývoj a výroba speciálních detekčních systémů pro elektronové mikroskopy.
- Studium desítek vybraných materiálů před korozí a po korozi různými chemickými látkami s cílem zjistit odolnost a životnost zkoumaných materiálů a odhadnout změnu jejich mechanických vlastností vlivem koroze.
- Sudium vnitřního povrchu několika typů cévních katétrů s cílem mapovat a vzájemně porovnat jejich topografickou strukturu. V případě výrazné topografie povrchu by mohlo hrozit nebezpečí vzniku embolie.
- Studium povrchů pracovních elektrod elektrochemických senzorů s cílem podrobně zmapovat povrchovou topografickou strukturu, změřit její skutečnou a geometrickou plochu a výsledně optimalizovat výrobní proces tohoto produktu a uvést na trh zcela nový typ elektrochemických senzorů.
- Studium povrchové struktury solárních článků s cílem podrobně zmapovat vliv laserových procesů na různé vlastnosti těchto článků a optimalizovat jejich použití během výroby fotovoltaických zdrojů.
- Ve spolupráci s lékařským zařízením byla provedena rozsáhlá studie vlivu různých technik odstraňování zubního kamene na poškození lidských zubů. Byla vyhodnocena vhodnost, účinnost a efektivita jednotlivých technik v poměru k nákladům na jejich pořízení do stomatologických ordinací.
