TWOJA PRZEGLĄDARKA JEST NIEAKTUALNA.
Wykryliśmy, że używasz nieaktualnej przeglądarki, przez co nasz serwis może dla Ciebie działać niepoprawnie. Zalecamy aktualizację lub przejście na inną przeglądarkę.
Tytuł: „Miniaturowy transmisyjny mikroskop elektronowy typu MEMS”
Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Kierownik Projektu na PWr: prof. dr hab. inż. Anna Górecka-Drzazga
Okres realizacji na PWr: 2017-02-23 – 2020-02-22
Wartość projektu: 1 055 950 zł
Opis: W ramach realizowanego projektu zbadana została możliwość wytworzenia miniaturowego transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) z wykorzystaniem technologii MEMS (Mikro-Elektro-Mechaniczny System). Klasyczne mikroskopy TEM są urządzeniami próżniowymi, które pozwalają na niezwykle precyzyjne obrazowanie badanych próbek z rozdzielczością poniżej 1 nm. Jednakże, mają one duże wymiary, są drogie i mogą pracować jedynie w wyspecjalizowanych laboratoriach. W wielu ośrodkach naukowych na świecie trwają prace nad przenośnymi, tanimi mikroskopami elektronowymi, które pozwolą na upowszechnienie badań właściwości różnych próbek podobnie, jak to się stało z mikroskopami optycznymi lub cyfrowymi aparatami fotograficznymi.
Rozwój technologii mikroelektronicznych, a także mikroinżynieryjnych umożliwia miniaturyzację wielu urządzeń. Działanie współczesnych samochodów, czy telefonów komórkowych uzależnione jest od dziesiątków (albo i setek) miniaturowych czujników i aktuatorów. Teoretycznie wydaje się więc, że możliwe jest zastosowanie nowoczesnych technologii do wykonania miniaturowego mikroskopu elektronowego TEM. Literatura przedmiotu opisuje pierwsze próby miniaturyzacji niektórych komponentów mikroskopu, ale jest to dziedzina nowa i należy jeszcze przeprowadzić wiele badań podstawowych nad jego konstrukcją i technologią. Ponadto, nigdy do tej pory nie podjęto się połączenia wszystkich komponentów w jedną funkcjonalną całość, głównie z powodu braku spójnej technologii oraz metody wytworzenia wysokiej próżni w bardzo małej objętości.
W ramach projektu opracowano wszystkie elementy mikroskopu w postaci miniaturowych urządzeń typu MEMS oraz wykonano ich pełną integrację na jednym chipie. Źródłem elektronów została krzemowa katoda polowa pokryta nanorurkami węglowymi. Z katodą polową połączono kolumnę elektronooptyczną składającą się z szeregu odizolowanych elektrycznie krzemowych elektrod. Ostatnią część kolumny stanowi mikrokomora obserwacyjna, której najważniejszym elementem jest bardzo cienka dielektryczna membrana, za którą znajdować się będzie badana próbka. Końcowym elementem składowym mikroskopu będzie system detekcji, którego kluczowe części zostały ulokowane w pobliżu obserwowanej próbki. Do wytworzenia wysokiej próżni wewnątrz mikroskopu zastosowano, ostatnio opracowaną przez autorów projektu, pierwszą na świecie mikropompę próżniową MEMS.
Miniaturowy zintegrowany mikroskop on-chip będzie wykorzystany do badania stałych i uwodnionych próbek (biologicznych). Otrzymanie wysokorozdzielczego i kontrastowego obrazu z możliwością śledzenia dynamiki zmian w obserwowanej próbce będzie bardzo przydatne, np. do wykrywania zmian nowotworowych w komórkach.
Rys. 1. Miniaturowy skaningowy mikroskop elektronowy MEMS: a) schemat: 1 – krzemowa katoda z emiterem w postaci nanorurek węglowych, 2 – elektroda ekstrakcyjna, 3 – apertura ogniskująca, 4 – oktopol, 5 – detektor elektronów wstecznie rozproszonych, 6 – anoda z membraną z azotku krzemu (detektor elektronów absorbowanych), 7 – detektor elektronów transmitowanych, 8 – mikropompa próżniowa; b) gotowe urządzenie.