快速发展电子显微镜的未来

在这次采访中，来自代尔夫特理工大学应用科学学院的Jacob P. Hoogenboom博士向AZoM讲述了使用FAST-EM的电子显微镜的发展，欧洲杯线上买球FAST-EM是一种新型的自动超高速多束电子显微镜。

您能否简要介绍您的团队以及您正在进行的内容？

我是代尔夫特理工大学的副教授，正在领导我自己的研究小组。我还负责一个关于显微镜仪器和技术的部分，包括像我一样的五个主要研究人员。

我的小组正在开发用于显微镜的新颖技术和新颖的仪器，特别是在光和电子显微镜之间的边界处。我们尝试通过在单个系统中组合两者来弥合双方模式的局限性。为我们提供了超出目前可能的成像的新功能。

您能否告诉我们一些联盟，开发了快速的系统系统和代表代表德尔维特理工大学在此演出的角色？

该联盟的目标是将多波束原型机制成商业产品扫描电子显微镜(SEM)在代尔夫特理工大学开发。这种发展已经持续了很长时间，从我开始在代尔夫特理工大学之前。

彼得·克鲁伊特的团队，也是同一部门的成员，在2000年左右开始开发多束电子源和显微镜，当时主要用于电子光刻，还没有用于成像。

在过去几年中，我们的小组，特别是在我在做的工作中，看起来更多在生物学应用中。我们对生物研究问题的多光束成像感兴趣。在大约12年前在Tu代尔夫特开始时，我们开发了一种集成显微镜，组合光和电子显微镜，以及从那项工作，delmic.纺出来。

后来，我们意识到，集成显微镜也可以用作生物样品的多束扫描电镜检测器。然后，这被纳入已经显示出初步结果的原型中，并为此探索了其他形式的探测和成像。基于集成显微镜的检测结果非常成功。该联盟的成立是为了建立第一个功能模型，然后是一个商业产品。

除了代尔夫特理工大学和德尔mic，该财团还包括technoland Thermo Fisher(前身为FEI)，我们已经与他们建立了非常长期的合作关系。

电流扫描电子显微镜的一些局限性是什么？

电子显微镜是用于以最高的分辨率成像材料的进入技术。欧洲杯足球竞彩对于扫描电子显微镜，这约为一个纳米。通过将光束聚焦在一个小区域中，然后从该单个位置收集信号来达到该分辨率。

现在，你必须在一段时间内获取一个信号，以获得一个可检测的信号，你可以将其转换成一个像素，然后移动到下一个像素。一个主要的限制来自于这样一个事实，如果你看这些长度尺度的东西，有这样一个像素大小，这需要很长时间才能达到宏观长度尺度。

在合理的时间内，你可以扫描的区域非常小，通常在几百微米平方的数量级上。这是多光束显微镜可以解决的缺点。

具有电子显微镜的另一个限制是它只能成像固定样品 - 死原料，没有生命或动态过程。欧洲杯足球竞彩

在开发快速的时候，您是如何考虑这些限制的？

FAST-EM真的是吞吐量限制 - 图像采集时间的限制。你可以用两种方式来实现这一目标。人们可以减少扫描单个像素所需的时间，我们正在研究这样做的方法。我们开发的探测器我们为快速攻击而开发，因为它允许比普通电子检测器的每像素更快的成像。

但是，如果您可以乘以光束数量，吞吐量将上升最多，然后将您的扫描区域乘以扫描的区域。例如，如果可以使用100个光束扫描，则可以比单个光束系统快100倍。

提出这一点的主要实现之一，它已经在Pieter Kruit的工作中完成的，如果您有扫描电子显微镜，只有您从源源抽取的电流的一部分，进入电子束以进行成像。

为此，使用非常小的孔径，这导致电子显微镜中的光束的非常小的开口角度。这与光学显微镜不同，通常使用宽开口角度。孔径需要很小，因为如果您有一个大的开口角度梁，电子显微镜受到您诱导的像差的限制。

当您将此光圈放在源后面时，您将丢弃从源中提取的大量电流。主要思想是，如果您置换了一系列孔径，则每个孔径产生具有小开口角度的小束。因此，您可以使用当前丢弃的电流，并且您的众多光束通过电子显微镜聚焦到样品上。

FAST-EM也是一种自动电子显微镜。当对大量和多个样本进行成像和分析时，这有什么好处?

一些扫描电子显微镜已经以半自动方式运行。但通常情况下，如果扫描一个区域，则必须移动样本或光束以扫描下一个区域。

图片信用：delmic

如果要进行合成图像，则所有这些区域都需要具有一个小的重叠区域，然后它们必须缝合在一起。快速的系统已经拥有所有脚本要这样做。从一个可视部分导航到下一个视觉部分已包含在其用户软件中。

如果运算符必须选择下一部分或下一节，则您可以使用MultiBeam获得一些吞吐量，但您仍然在手动操作中丢失时间。然后这成为下一个瓶颈。我认为这是一个逻辑的步骤，如果你加快采集，你应该进入自动采集。如果操作员不断地手动改变事物，它变得非常无聊。

发现这一点FAST-EM MULTIBEAM电子显微镜这里

FAST-EM可以在生命科学中有许多应用。欧洲杯线上买球你能描述一些主要用途吗？

在生物医学科学中，大多数电子欧洲杯线上买球显微镜在成像设施中进行。在这里，您有经验丰富的设施，具有操作员工和帮助您准备样品的人，做成像，或帮助您进行成像。

这些设施中的大多数都受到它们能够处理的样品数量的限制。我认为FAST-EM可以解除这一限制。它可以让设备处理更多的来自学院或医院的样本。

另一件事是目前，扫描区域需要很长时间，操作员将选择要扫描的区域并将该数据提供给客户。使用FAST-EM，您可以获取完整的示例并将该数据发送给用户或与用户共享。用户可以浏览数据，就像他在显微镜后面一样。

用户也可以在感兴趣的区域之外看，其他人可以向该区域寻求感兴趣的区域。它可以在人之间共享。数据可以开放，可供无机会使用电子显微镜或准备这些样品的人使用。发现超越你实际寻找的东西是一个先决条件。

可以处理更多样品。这在案例中是重要的，例如您有疾病类型和寻找偏差的情况。这里，比较人或动物模型或不同细胞或组织类型之间的数据来得出结论，看看各种变异性。这是可以使用此系统完成的。

在您通常可以获得一个样本的时候，您现在可以做100.您可以获得统计数据。这是我认为将变得非常重要的一个应用领域。

人们正在探索的另一个区域是卷成像。通常，您将样本分为电子显微镜，如果收集顺序部分，并且您跟踪部分的顺序，则通过扫描它们，您可以重新扫描3D图像。

在过去的几年里，人们一直在探索这个问题，并且使用这种技术的人数急剧增加，但吞吐量是一个瓶颈。体积通常是有限的。

使用FAST-EM，我们可以进入更大的卷。例如，它可以用于全模型动物大脑来映射所有神经元的连接。现有机器初始结果，这通常具有超过一年的收购时间。

这现在可以减少到几天，这意味着您可以跟踪多个样本，多种模型系统，多种动物大脑，并获得比较分析。

您是否认为这种显微镜能够帮助我们克服其他电子显微镜所面临的一些挑战，并为至今未解的科学问题提供答案?

还有其他尝试对多光束电子显微镜进行的，并且还有人们尝试使用，例如，彼此平行的一些显微镜。

在一台显微镜下做任何事情都有很大的优势，因为拥有100台平行电子显微镜是不现实的，尤其是当FAST-EM的价格只有普通SEM的两倍左右的时候。这是一个显著的区别，因为它要与100个平行的显微镜竞争。

图像信用：用快速emagage的兰杰伦岛的islet。Giepmans Lab，大学医疗中心Groningen的样本提供。

另一个优点是多光束使用变速器检测，这非常适合于组织成像。您得到的图像与通常从常规SEM或常规透射电子显微镜（TEM）的生物学家相似。我认为这也是一个很大的优势，因为它意味着他们在样品准备中不必做任何不同的事情。

电子显微镜的未来会是什么样子?你是否认为随着技术的不断进步，产量会继续增加?

我觉得这只是个开始。现在我们可以研究更多的样本，更大的容量，以及样本间的可变性，这将在技术方面和生物学方面引发许多新的问题。

它需要在显微镜过程中自动化，并且在数据分析中也需要自动化。我想到最终，我们可能会远离寻找和分析自己，以便实际提取来自这些图像的数据来获取我们的研究问题的答案。

显然，人们希望进入更大的规模。映射大脑后，您可以想到与整个神经系统有关的方式，这是一个相互连接的生物系统。这将在更大的长度范围内进行工作。

你的研究小组是这个系统的早期使用者。这个系统将如何改变你的研究，你的研究的下一步是什么?

我们是早期采用者，我们是发起者，我认为这有点像一个双重角色。我们在代尔夫特理工大学所做的工作为我们在应用方面的研究提供了独特的机会。

它为我的研究领域提供了新的可能性 - 相关的光电子显微镜，特别是在神经元或系统开发方面。这电子显微镜现在将提供卷和地区，用于仅为光学显微镜的领域。

我们可以将这两个模式相关联在更大的长度尺度上。这为新技术提供了许多研究问题和要求，特别是在结合该数据时。

我们将在这里拥有商业多梁系统，并吸引了具有生物生命科学相关问题的用户的事实，也将使我们与反馈和进一步的要求联系。欧洲杯线上买球

我们将是一个司机，让我们考虑下一个技术以及我们应该在人们对显微镜带来的经验和研究问题开始思考的事情以及想到微观的问题。

另一个是它让我们看看进一步的创新。基于系统如何执行，我们如何调整这种性能，以及我们如何优化其性能，它将为我们提供关于如何进一步扩展到更多梁，更高吞吐量，更高分辨率的线索以及如何从一个放大率移动到更多另一个以或多或少的无缝方式。

关于jacob hoovenboom.

Jacob Hoovenboom是代尔夫特理工大学的副教授。他的研究小组侧重于多模态和多尺度显微镜的仪器和方法的开发。研究主题包括相关的光和电子显微镜，超级化和阴极发光，超快光 - 电子泵探针显微镜，大规模成像和光电 - 物质相互作用的基础。此外，Hoovenboom在新技术的概念阶段积极合作，具有生物医学显微镜的专家，以讨论和探索所需的努力，例如探测，样品制备和生物应用。他是荷兰电子显微镜基础设施（NEMI）的Delmic BV和董事会成员的联合创始人和监督委员会成员。

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