Pracownia Mikroskopii Elektronowej

Mikroskop skaningowy

W Instytucie Ochrony Roślin -PIB w Poznaniu istnieje możliwość przeprowadzania badań i wykonywania zdjęć przy pomocy jednego z nowocześniejszych typów skaningowych mikroskopów elektronowych (ang. scanning electron microscope – w skrócie SEM) S3000N firmy Hitachi.

SEM jest urządzeniem do badania powierzchni ciał stałych. Oglądany obraz uzyskujemy dzięki wiązce elektronów padających na próbkę i jest on obrazem wirtualnym – skonstruowanym na bazie sygnałów emitowanych przez próbkę. Powierzchnia próbki jest skanowana linia po linii, przy czym obszar skanowania odpowiada obszarowi próby oglądanemu na bieżąco na ekranie monitora. W zależności od typu detektora „wychwytującego” sygnały możemy uzyskiwać obraz odwzorowujący dokładną topografię próbki, bądź pokazujący zróżnicowanie składu pierwiastkowego.

 

Skaningowy mikroskop elektronowy jest bardzo użytecznym narzędziem do obserwacji w dużych powiększeniach (nawet do kilkudziesięciu tysięcy razy) morfologii i mikrostruktur na powłokach zwierząt (np. owadów, nicieni, ślimaków) oraz roślin – w tym obserwacje pyłków, a także analizy uszkodzeń materiałów. SEM charakteryzuje szeroki zakres powiększeń oraz stosunkowo duża głębia ostrości, czego wynikiem są bardzo plastyczne zdjęcia. Należy jednak pamiętać, że obrazy uzyskiwane w mikroskopach skaningowych są w skali szarości.

 

Zaletą modelu S3000N jest możliwość oglądania próbek biologicznych bez poddawania ich czasochłonnej i kosztownej preparatyce. Także słabo przewodzące i silnie uwodnione obiekty (np. fragmenty świeżych liści) mogą być oglądane bez wcześniejszej obróbki, dzięki pracy w regulowanej próżni (zakres od 1 do 270 Pa) oraz zastosowaniu specjalnego stolika mrożącego (do -20oC).

Jednak najlepsze rezultaty w przypadku materiału biologicznego (czyli duże powiększenia i wyraźny obraz) uzyskuje się stosując dodatkową preparatykę w postaci napylania przewodnikiem (złotem z palladem), a w przypadku obiektów o delikatnych strukturach i miękkich, uwodnionych tkankach także utrwalania i suszenia w punkcie krytycznym.

 

S3000N wyposażony jest w detektor elektronów wtórnych SE (ang. secondary elektron) oraz detektor elektronów elastycznie odbitych (inne nazwy: wstecznie rozproszonych, elastycznie rozproszonych) BSE (ang. backscattered elektron).

Dzięki detektorowi SE uzyskujemy obrazy o wysokiej rozdzielczości. Ponieważ kontrast związany jest tutaj z topografią próbki obrazy uzyskane dzięki temu sygnałowi wyglądają podobnie jak odpowiadające im obrazy w świetle widzialnym – są więc stosunkowo łatwe w interpretacji.

W przypadku detektorów BSE kontrast jest wynikiem różnicy średniej liczby atomowej pomiędzy poszczególnymi punktami próbki. Oznacza to, że obszary zawierające jądra pierwiastków o wysokiej liczbie atomowej są odwzorowywane jako jaśniejsze, a miejsca zawierające jądra pierwiastków o niskich liczbach atomowych jako ciemniejsze. Właściwie zinterpretowane obrazy BSE dostarczają więc informacje o zróżnicowaniu składu próbki. Obrazy uzyskane dzięki BSE charakteryzują się znacznym obniżeniem rozdzielczości w porównaniu z SE.

Parametry skaningowego mikroskopu elektronowego S3000N

Dostępne powiększenie: od 15 razy do 100 000 razy. 

Dostępne napięcie przyspieszające: 0,3 - 30 kV .

Teoretyczna rozdzielczość uzyskiwanego obrazu dla SE wynosi 3,5 nm, a dla BSE 5,0 nm.

Maksymalna wielkość oglądanej próbki - 500 mm średnicy, 25 mm wysokości (w przypadku stolika standardowego); 15 mm średnicy, 15 mm wysokości (w przypadku stolika mrożącego)  - jednak zazwyczaj umieszcza się mniejsze próbki.

Obserwacja może być przeprowadzona w wysokiej próżni (<6x10-4 Pa) lub w niskiej próżni (tzw. trybie podwyższonego ciśnienia lub zmiennej próżni), w której próżnia jest regulowana w zakresie od 1 do 270 Pa (tryb ten jest przydatny przy obserwacji próbek nieprzewodzących oraz silnie uwodnionych). W trybie niskiej próżni możliwe jest wykorzystanie tylko detektora BSE.

Obrazy analizowanej powierzchni zapisywane są w pamięci komputera w postaci plików graficznych (map bitowych - *.bmp) o wielkości 640x480 lub 1280x960 pikseli (jedno zdjęcie zajmuje ok. 1,2 MB pamięci), istnieje także możliwość wykonania fotografii średnioformatowym aparatem fotograficznym (klisza 6x7 cm). Na uzyskanych zdjęciach mogą znaleźć się następujące dane: data lub godzina wykonania zdjęcia, typ detektora, wartość próżni (w przypadku stosowania metody zmiennej próżni), numer zdjęcia, napięcie przyspieszające, powiększenie, podziałka, odległość robocza.

Wyposażenie dodatkowe

Instytut Ochrony Roślin - PIB dysponuje ciągle unowocześnianym i uzupełnianym wyposażeniem dodatkowym umożliwiającym profesjonalne przygotowanie prób biologicznych do obrazowania zarówno w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) jak i transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM).

Napylarka (Sputter Coater) Typ SC7620 firmy Quorum Technologies

Napylarka służy do nanoszenia nanometrycznych warstw przewodnika (np. węgla, srebra, złota) na próbki, które wykazują się słabym przewodnictwem elektrycznym. Ponieważ wiązka elektronów przekazuje próbce duży ładunek elektryczny, na materiale nieprzewodzącym będzie on się kumulował. Może to powodować lokalne zakłócenia w emisji elektronów wtórnych, a nawet odbicie wiązki. Niemożliwe więc będzie uzyskanie prawidłowego obrazu. Napylenie cienkiej warstwy przewodnika umożliwi odprowadzenie ładunku i dobry podgląd na próbkę. Napylenie odbywa się w warunkach próżni, więc możliwe jest wykorzystanie tego urządzenia tylko w przypadku obiektów nieuwodnionych, oraz o stosunkowo trwałej powierzchni ( np. niektóre owady, wysuszone rośliny). Obiekty miękkie w warunkach próżni mogą zostać uszkodzone i powinny zostać wcześniej utrwalone i wysuszone w punkcie krytycznym w celu uniknięcia artefaktów.

 

Napylarka SC7620 charakteryzuje się następującymi parametrami

Napylanie przy pomocy targetu złoto z palladem

Posiada 180 sekundowy regulator czasowy z rozdzielczością 15 sek.

Istnieje możliwość regulacji wysokość stolika z próbami w celu optymalnego napylenia.

Wyposażona jest w magnetyczną głowicę do „zimnego” napylania prób.

Napylanie regulowane jest poprzez zawór igłowy przy dopływie Argonu.

 

Aparat do suszenia w punkcie krytycznym (tzw. CPD – Critical Point Dryer) EM CPD300 firmy Leica

Aparat ten wykorzystywany jest w preparatyce jako jeden z etapów końcowych przygotowania próbek biologicznych do oglądania w mikroskopie skaningowym. Próbki organiczne, ze względu na dużą zawartość wody i stosunkowo miękkie powłoki ulegają zazwyczaj w komorze mikroskopu różnego typu deformacjom pod wpływem panującej tam próżni. Uniemożliwia to obserwację prawidłowych struktur powierzchni badanych materiałów. Jedyną metodą liofilizacji gdzie zachowana zostaje naturalna struktura badanego materiału jest właśnie suszenie w punkcie krytycznym. W urządzeniu wykorzystuje się zjawisko współistnienia fazy ciekłej i gazowej w pewnych specyficznych warunkach ciśnienia i temperatury (tzw. punkcie krytycznym). Dzięki temu można usunąć płyn z próbki („wysuszyć” ją) bez wprowadzenia deformacji i przez to badać jej powierzchnię w pierwotnej postaci. Ponieważ punkt krytyczny wody wypada w temperaturze 374 stopni Celsjusza i ciśnieniu 3212 Pa przeprowadzenie procesu suszenia bez zniszczenia próbki byłoby niemożliwe. Dlatego w aparacie suszenie odbywa się z wykorzystaniem CO2, którego punkt krytyczny osiągany jest przy + 31 stopni Celsjusza i ciśnieniu 1072 Pa, a próbka musi zostać wcześniej odwodniona przy pomocy odpowiedniego szeregu odwadniającego (alkohol lub aceton).

Cennik usług

Prezentujemy państwu cennik usług wykonywanych w Pracowni Mikroskopii Elektronowej.

 

Rodzaj usługi

 

Cena netto (PLN)

Korzystanie z SEM

 

ustalana indywidualnie

Suszenie w punkcie krytycznym

1 próbka

100,00

Napylanie złotem z palladem

 

1  mały stolik

10,00

1 duży stolik

15,00

 

W celu uzyskania dalszych informacji prosimy o kontakt:

mgr Magdalena Gawlak
e-mail: kwarantanna@iorpib.poznan.pl
tel. 61 8649165
fax. 61 8649153

Przygotowanie próbek do badań SEM

Wielkość próbek

Próbka powinna się zmieścić w kole o średnicy 5 cm, a jej wysokość nie powinna przekroczyć 2, 5 cm  jednak zazwyczaj ogląda się mniejsze próbki – próbka przeznaczona do badań metodą mikroskopii skaningowej powinna mieć możliwie małą objętość. W obserwacji w niskiej próżni na stoliku mrożącym maksymalna wielkość próbki może wynosić tylko 1,3 cm średnicy i  1 cm wysokości.

Sposób przygotowania próbki

Wymaganiem wobec próbek analizowanych na skaningowym mikroskopie elektronowym jest, aby przewodziły prąd elektryczny i miały w miarę trwałą strukturę (powierzchnię). Próbki takie analizuje się bez specjalnego przygotowania, należy jedynie usunąć zanieczyszczenia powierzchniowe poprzez przedmuchanie powierzchni gazem obojętnym lub kąpiel w płuczce ultradźwiękowej.

Próbki słabo przewodzące ale odporne na warunki wysokiej próżni  po przyklejeniu do stolika mikroskopowego naparowuje się cienką warstwą przewodnika (złotem z palladem).

Próbki słabo przewodzące i dodatkowo uwodnione (a więc większość preparatów biologicznych), obrazuje się albo bez żadnej preparatyki w warunkach regulowanej próżni (zakres od 1 do 270 Pa), albo poddaje procesowi utrwalenia, odwodnienia i suszenia w punkcie krytycznym.

 

Umieszczanie próbek na stoliku mikroskopu skaningowego

Próbki przymocowujemy do stolika mikroskopowego przy pomocy dwustronnie przylepnych krążków węglowych lub taśmy węglowej. Węgiel zawarty w taśmie tworzy warstwę przewodzącą zapewniającą odprowadzenie ładunków elektrycznych z próbki. Nie w wolno zastępować krążków lub taśmy węglowej innymi taśmami przylepnymi ponieważ uniemożliwi to uzyskanie odpowiedniego obrazu w SEM.

 

Możliwe jest umieszczenie na stoliku więcej niż jednej próbki (maxymalnie można nakleić na największy stolik 9 krążków).

 

Galeria

Do pobrania

Ulotka:

Ulotka str. 1

Ulotka str. 2

 

Informacje dla prasy:

 

Centrum IOR - PDF

 

11.15
Raport EPPO - październik 2015

Poniżej prezentujemy najważniejsze wiadomości z paździenikowego raportu EPPO.

Szczegóły »
11.15
Raport EPPO - wrzesień 2015

Poniżej prezentujemy najważniejsze wiadomości z wrześniowego raportu EPPO.

Szczegóły »