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L'environnement d'un laboratoire de microscopie électronique n'a pas d'impact direct sur le microscope électronique lui-même mais affecte plutôt la qualité d'imagerie et les performances globales du microscope. Pendant le fonctionnement d'un microscope électronique, le faisceau d'électrons fin doit se déplacer dans un environnement de vide poussé, couvrant une distance de 0,7 mètre (pour Sconserve Electron Microscope) à plus de 2 mètres (pour Ttransmission Electron Microscope). Tout au long du trajet, des facteurs externes tels que les champs magnétiques, les vibrations du sol, le bruit dans l’air et les flux d’air peuvent faire dévier le faisceau d’électrons de son trajet prévu, entraînant une dégradation de la qualité de l’image. Par conséquent, des exigences spécifiques doivent être respectées pour l’environnement. Le blindage électromagnétique passif basse fréquence implique principalement deux méthodes, qui diffèrent par le matériau de blindage utilisé : une méthode utilise des matériaux à haute perméabilité (tels que l'acier, l'acier au silicium et les alliages mu-métalliques), et l'autre méthode utilise des matériaux à haute conductivité(comme le cuivre et l'aluminium). Bien que les principes de fonctionnement de ces deux méthodes soient différents, elles permettent toutes deux de réduire efficacement les champs magnétiques environnementaux. A. La méthode des matériaux à haute perméabilité, également connue sous le nom de méthode de dérivation de circuit magnétique, fonctionne en enfermant un espace fini (région A) avec des matériaux à haute perméabilité. Lorsque l'intensité du champ magnétique environnemental est Ho, la réluctance magnétique du matériau à haute perméabilité est beaucoup plus petite que celle de l'air (l'acier Q195 commun a une perméabilité de 4 000, l'acier au silicium varie de 8 000 à 12 000, les alliages mu-métalliques ont une perméabilité de 24 000, tandis que l'air a une valeur approximative de 1). En appliquant la loi d'Ohm, lorsque Rs est beaucoup plus petit que Ro, l'intensité du champ magnétique dans l'espace clos (région A) diminue jusqu'à Hi, réalisant la démagnétisation (voir Figure 1 et Figure 2, où Ri représente la réticence de l'air dans l'espace A, et Rs représente la réticence du matériau de blindage). À l'intérieur du matériau de protection, les domaines magnétiques subissent des vibrations et dissipent l'énergie magnétique sous forme de chaleur sous l'action du champ magnétique. Étant donné que l'acier au silicium et les alliages mu-métalliques présentent une anisotropie en termes de perméabilité et ne peuvent pas être martelés, pliés ou soudés pendant la construction (bien qu'en théorie, le traitement thermique puisse améliorer ces propriétés, il n'est pas pratique pour les gros produits fixes), leurs performances effectives sont considérablement réduit. Cependant, ils peuvent toujours être utilisés à des fins supplémentaires ou de renforcement dans certaines zones spéciales sans martelage, pliage ou so...

L’environnement d’un laboratoire de microscopie électronique n’a pas d’impact direct sur le microscope électronique lui-même mais affecte plutôt la qualité de l’imagerie et les performances globales. Pendant le fonctionnement d'un microscope électronique, le faisceau d'électrons fin doit se déplacer dans un environnement de vide poussé, couvrant une distance de 0,7 mètre (pour Sconserve Electron Microscope) à plus de 2 mètres (pour Ttransmission Electron Microscope). Tout au long du trajet, des facteurs externes tels que les champs magnétiques, les vibrations du sol, le bruit dans l’air et les flux d’air peuvent faire dévier le faisceau d’électrons de son trajet prévu, entraînant une dégradation de la qualité de l’image. Par conséquent, des exigences spécifiques doivent être respectées pour l’environnement. Le Asystème bassebasse fréquence Dd'émagnétisation Ssystème, principalement composé d'un détecteur, d'un contrôleur, et bobine de démagnétisation, est un dispositif spécialisé utilisé pour atténuer les champs électromagnétiques basse fréquence de 0,001 Hz à 300 Hz, appelé Démagnétiseur. Démagnétiseurs peuvent être classés en types AC et DC en fonction de leurs plages de travail, et certains modèles combinent les deux types pour répondre à différents environnements de travail. Les avantages des démagnétiseurs basse fréquence incluent leur petite taille, leur légèreté, leur conception peu encombrante et la possibilité d'être installés après la construction. Ils sont particulièrement adaptés aux environnements où il est difficile de construire un blindage magnétique, comme les salles blanches. Quelle que soit la marque, les principes de fonctionnement de base des démagnétiseurs sont les mêmes. Ils utilisent un détecteur à trois axes pour détecter les signaux d'interférence électromagnétique, contrôler dynamiquement et émettre des courants anti-phase via un contrôleur PID et générer des champs magnétiques anti-phase avec des bobines de démagnétisation tridimensionnelles (généralement trois ensembles de six bobines rectangulaires quasi-Helmholtz ), neutralisant et annulant efficacement le champ magnétique dans une zone spécifique, le réduisant à un niveau d'intensité inférieur. La précision théorique de démagnétisation des démagnétiseurs peut atteindre 0,1 m Gauss p-p, ou 10 nT, et certains modèles revendiquent une précision encore meilleure, mais cela n'est réalisable qu'au centre du détecteur et ne peut pas être mesuré directement par d'autres instruments en raison des interférences mutuelles à proximité. distances ou le phénomène de « surface équipotentielle » à de plus grandes distances. Les démagnétiseurs ajustent automatiquement le courant de démagnétisation en fonction des changements dans l'environnement. Parfois, le courant peut être important. Il est important de prêter attention au câblage lorsque d’autres instruments sensibles se trouvent à proximité immédiate afin d’éviter toute interférence avec leur fonctionnement normal. Par exemple...

L'environnement d'un laboratoire de microscopie électronique n'a pas d'impact direct sur le microscope électronique lui-même mais affecte plutôt la qualité d'imagerie et les performances globales du microscope. Pendant le fonctionnement d'un microscope électronique, le faisceau d'électrons fin doit se déplacer dans un environnement de vide poussé, couvrant une distance de 0,7 mètre (pour le microscope électronique à balayagee) à plus de 2 mètres (pour Microscope Electronique à Transmissione). Tout au long du trajet, des facteurs externes tels que les champs magnétiques, les vibrations du sol, le bruit dans l'air et les flux d'air peuvent faire dévier le faisceau d'électrons de son trajet prévu, entraînant une dégradation de la qualité de l'imagerie. Par conséquent, des exigences spécifiques doivent être respectées pour l’environnement. Comme on le sait, les ondes électromagnétiques sont constituées d’une alternance de champs magnétiques et électriques. Cependant, il est important de prendre en compte la fréquence lors de la mesure des ondes électromagnétiques à l’aide de champs magnétiques ou électriques. En pratique, il faut tenir compte de la fréquence. À très basses fréquences (lorsque la fréquence tend vers zéro, ce qui équivaut à un champ magnétique continu), la composante magnétique de l'onde électromagnétique devient plus forte tandis que la composante électrique s'affaiblit. À mesure que la fréquence augmente, la composante électrique se renforce et la composante magnétique diminue. Il s’agit d’une transition progressive sans tournant distinct. Généralement, de zéro à quelques kilohertz, la composante du champ magnétique peut être bien caractérisée et des unités telles que Gauss ou Tesla sont utilisées pour mesurer l'intensité du champ. Au-dessus de 100 kHz, la composante du champ électrique est mieux mesurée et l'unité utilisée pour l'intensité du champ est le volt par mètre (V/m). Lorsqu’il s’agit d’un environnement électromagnétique basse fréquence avec une forte composante de champ magnétique, la réduction directe du champ magnétique est une approche efficace. Ensuite, nous nous concentrerons sur l'application pratique du blindage d'un champ électromagnétique basse fréquence (0-300 Hz) avec une intensité de champ magnétique allant de 0,5 à 50 milligauss (crête à crête) dans un volume blindé de 40 à 120 mètres cubes . Compte tenu du rapport coût-efficacité, le matériau de blindage utilisé est généralement une tôle d'acier à faible teneur en carbone Q195 (anciennement connue sous le nom de A3). Étant donné que la perte par courants de Foucault d'un seul matériau épais est supérieure à celle de plusieurs couches minces (avec la même épaisseur totale), les matériaux monocouches plus épais sont préférés, sauf exigences spécifiques. Établissons un modèle mathématique : 1. Dérivation de la formule Étant donné que l'énergie des ondes électromagnétiques basse fréquence est principalement composée d'énergie de champ magnétique, nous pouvons uti...

Limite de diffraction Taches de diffraction La diffraction se produit lorsqu'une source de lumière ponctuelle passe à travers une ouverture circulaire, créant un motif de diffraction derrière l'ouverture. Ce motif se compose d’une série d’anneaux concentriques clairs et sombres appelés disques Airy. Lorsque les disques Airy de deux sources ponctuelles se chevauchent, des interférences se produisent, rendant impossible la distinction entre les deux sources. La distance entre les centres des disques Airy, qui est égale au rayon du disque Airy, détermine la limite de diffraction. La limite de diffraction impose une limitation à la résolution des microscopes optiques, empêchant la distinction résoluble d'objets ou de détails trop rapprochés. Plus la longueur d’onde de la lumière est courte, plus la limite de diffraction est petite et plus la résolution est élevée. De plus, les systèmes optiques avec une plus grande ouverture numérique (NA) ont une limite de diffraction plus petite et donc une résolution plus élevée. Disques aérés La formule de calcul de la résolution, NA représente l'ouverture numérique : Résolutionï¼rï¼ = 0,16λ / NA Tout au long de l’histoire, les scientifiques se sont lancés dans un voyage long et difficile pour dépasser la limite de diffraction des microscopes optiques. Depuis les premiers microscopes optiques jusqu’aux techniques modernes de microscopie à super-résolution, les chercheurs n’ont cessé d’explorer et d’innover. Ils ont essayé diverses méthodes, telles que l'utilisation de sources lumineuses de longueur d'onde plus courte, l'amélioration de la conception des objectifs et l'emploi de techniques d'imagerie spécialisées. Certaines avancées importantes incluent : 1. Microscopie optique à balayage en champ proche (NSOM) : NSOM utilise une sonde placée près de la surface de l'échantillon pour profiter de l'effet de champ proche et obtenir une imagerie haute résolution. 2. Microscopie à appauvrissement en émission stimulée (STED) : STED utilise l'effet d'appauvrissement en émission stimulée de molécules fluorescentes pour obtenir une imagerie à super-résolution. 3. Microscopie à éclairage structuré (SIM) : La SIM améliore la résolution de l'imagerie grâce à des modèles d'éclairage spécifiques et des algorithmes de traitement d'image. 4. Microscopie de localisation de molécule unique (SMLM) : SMLM permet d'obtenir une imagerie de super-résolution en localisant et en suivant avec précision les molécules fluorescentes individuelles. 5. Microscopie à immersion dans l'huile : l'immersion de l'objectif dans une huile transparente augmente l'ouverture numérique dans l'espace objet, ce qui entraîne une résolution améliorée. 6. Microscope électronique : En substituant des faisceaux d'électrons aux faisceaux lumineux, la microscopie électronique tire parti de la nature ondulatoire de la matière selon le principe de de Broglie. Les électrons, ayant une masse par rapport aux photons, possèdent une longueur d'onde plus petite et présente...

Saviez-vous que la lumière peut créer du son ? À la fin du XIXe siècle, le scientifique Alexander Graham Bell (considéré comme l'un des inventeurs du téléphone) a découvert le phénomène selon lequel des matériaux produisent des ondes sonores après avoir absorbé l'énergie lumineuse, connu sous le nom d'effet photoacoustique.   Alexander Graham Bell Source de l’image : Technologie Sina   Après les années 1960, avec le développement de la technologie de détection des signaux faibles, des microphones très sensibles et des microphones piézoélectriques en céramique sont apparus. Les scientifiques ont développé une nouvelle technique d'analyse spectroscopique basée sur l'effet photoacoustique - la spectroscopie photoacoustique, qui peut être utilisée pour détecter les substances des échantillons et leurs propriétés thermiques spectroscopiques, devenant ainsi un outil puissant pour la recherche physicochimique sur les composés inorganiques et organiques, les semi-conducteurs, les métaux et les matériaux polymères. , etc.     Comment faire en sorte que la lumière crée du son ? Comme le montre la figure ci-dessous, une source de lumière modulée par un monochromateur, ou une lumière pulsée telle qu'un laser pulsé, arrive sur une cellule photoacoustique. Le matériau à mesurer dans la cellule photoacoustique absorbe l'énergie lumineuse et le taux d'absorption varie en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente et du matériau. Cela est dû aux différents niveaux d'énergie des molécules atomiques constituées dans les différents matériaux, et le taux d'absorption de la lumière par le matériau augmente lorsque la fréquence ν de la lumière incidente est proche du niveau d'énergie hν. Les molécules atomiques qui sautent vers des niveaux d’énergie plus élevés après avoir absorbé la lumière ne restent pas aux niveaux d’énergie plus élevés ; au lieu de cela, ils ont tendance à libérer de l'énergie et à se détendre jusqu'à l'état fondamental le plus bas, où l'énergie libérée apparaît souvent sous forme d'énergie thermique et provoque une dilatation thermique et un changement de volume du matériau. Lorsque l’on restreint le volume d’un matériau, par exemple en le plaçant dans une cellule photoacoustique, son expansion entraîne des changements de pression. Après avoir appliqué une modulation périodique à l’intensité de la lumière incidente, la température, le volume et la pression du matériau changent également périodiquement, ce qui entraîne une onde mécanique détectable. Cette oscillation peut être détectée par un microphone sensible ou un microphone piézoélectrique en céramique, c'est ce que nous appelons un signal photoacoustique.   Schéma de principe     Comment un amplificateur lock-in mesure-t-il les signaux photoacoustiques ?   En résumé, le signal photoacoustique est généré par un signal de pression beaucoup plus petit converti à partir d'une très petite chaleur (libérée par relaxation atomique ou moléculai...

Les microscopes électroniquesà transmission (TEM) et les microscopes électroniques à balayage (MEB) sont des outils indispensables dans la recherche scientifique moderne. Par rapport aux microscopes optiques, les microscopes électroniques offrent une résolution plus élevée, permettant l'observation et l'étude de la microstructure des spécimens à une plus petite échelle. Les microscopes électroniques peuvent fournir des images haute résolution et à fort grossissement en utilisant les interactions entre un faisceau d'électrons et un échantillon, permettant ainsi aux chercheurs d'obtenir des informations critiques qui peuvent être difficiles à obtenir par d'autres méthodes. Quel microscope vous convient le mieux ? Lors du choix de la technique de microscopie électronique appropriée à vos besoins, divers facteurs doivent être pris en compte pour déterminer la meilleure solution. Voici quelques considérations qui peuvent vous aider à prendre une décision : Objectif de l'analyse : Tout d’abord, il est important de déterminer l’objectif de votre analyse. Différentes techniques de microscopie électronique conviennent à différents types d'analyse. a. Si vous êtes intéressé par caractéristiques de surface d'un échantillon, telles que la détection de rugosité ou de contamination, un Scanning Electron Mmicroscope (SEM) peut être plus approprié. b. Cependant, si vous souhaitez comprendre la structure cristalline d'un échantillon, et détecter des défauts structurels ou des impuretés, une Ttransmission Electron Mmicroscope (TEM) peut être plus approprié. Exigences de résolution : En fonction de vos besoins d'analyse, vous pouvez avoir des besoins de résolution spécifiques. À cet égard, le TEM a généralement une résolution supérieure capacité par rapport au SEM. Si vous devez réaliser une imagerie haute résolution, notamment pour observer des structures fines, la MET peut être plus adaptée. Séchantillon Préparation : Une considération importante est la complexité de la préparation des échantillons . a. SEM les échantillons nécessitent généralement peu ou pas de préparation, et le SEM permet plus de flexibilité dans la taille des échantillons , car ils peuvent être montés directement sur le platine d'échantillon pour l'imagerie. b. En revanche, le processus de préparation des échantillons pour le TEM est beaucoup plus complexe et nécessite des ingénieurs expérimentés pour fonctionner. Les échantillonsde TEM doivent être extrêmement fins, typiquement inférieurs à 150 nm, voire inférieurs à 30 nm, et aussi plats que possible. Cela signifie que la préparation des échantillons TEM peut nécessiter plus de temps et d'expertise. Type d'images : SEM fournit des images tridimensionnelles détaillées de la spécimen surface, tandis que TEM fournit des images de projection bidimensionnelles de la structure interne du spécimen. a. Le balayage Electron Mmicroscope (MEB) fournit des images tridimensionnelles de la morphologie de surface du échantillon . Il est principalement uti...

Qu’est-ce qu’un matériau antiferromagnétique ?   Figure 1 : Disposition des moments magnétiques dans les antiferromagnétiques   Les propriétés courantes du fer sont le ferromagnétisme, la ferroélectricité et la ferroélasticité. Les matériaux possédant simultanément deux ou plusieurs propriétés du fer sont appelés matériaux multiferroïques. Les multiferroïques ont généralement de fortes propriétés de couplage du fer, c'est-à-dire qu'une propriété du fer du matériau peut moduler une autre propriété du fer, par exemple en utilisant un champ électrique appliqué pour moduler les propriétés ferroélectriques du matériau et ainsi affecter les propriétés ferromagnétiques du matériau. De tels matériaux multiferroïques devraient constituer la prochaine génération de dispositifs électroniques de spin. Parmi eux, les matériaux antiferromagnétiques ont été largement étudiés car ils présentent une bonne robustesse au champ magnétique appliqué.   L'antiferromagnétisme est une propriété magnétique d'un matériau dans lequel les moments magnétiques sont disposés dans un ordre décalé antiparallèle et ne présentent pas de moment magnétique net macroscopique. Cet état magnétiquement ordonné est appelé antiferromagnétisme. À l’intérieur d’un matériau antiferromagnétique, les spins des électrons de valence adjacents ont tendance à être dans des directions opposées et aucun champ magnétique n’est généré. Les matériaux antiferromagnétiques sont relativement rares et la plupart d'entre eux n'existent qu'à basse température, comme les oxydes ferreux, les alliages de ferromanganèse, les alliages de nickel, les alliages de terres rares, les borures de terres rares, etc. Cependant, il existe également des matériaux antiferromagnétiques à température ambiante, comme BiFeO3, qui fait actuellement l'objet de recherches approfondies.   Perspectives d'application des matériaux antiferromagnétiques La connaissance de l'antiferromagnétisme est principalement due au développement de la technologie de diffusion des neutrons permettant de « voir » l'agencement des spins dans les matériaux et ainsi confirmer l'existence de l'antiferromagnétisme. Peut-être que le prix Nobel de physique a incité les chercheurs à se concentrer sur les matériaux antiferromagnétiques et que la valeur de l'antiferromagnétisme a été progressivement explorée.   Les matériaux antiferromagnétiques sont moins sensibles à l'ionisation et aux interférences du champ magnétique et ont des fréquences propres et des fréquences de transition d'état plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des matériaux ferromagnétiques typiques. L'ordre antiferromagnétique dans les semi-conducteurs est plus facilement observé que l'ordre ferromagnétique. Ces avantages font des matériaux antiferromagnétiques un matériau attractif pour la spintronique.   La nouvelle génération de mémoire vive magnétique utilise des méthodes électriques pour écrire et lire des informations sur des ferromagnétiques,...