Forskere opnår mikroskopisk billeddannelse i realtid under plasmabehandling
Et tværfagligt team af forskere ved universitetet i Antwerpen (Belgien) gennemførte med succes in-situ undersøgelser med et plasma genereret inde i et scanning elektronmikroskop (SEM). Dette er første gang, der blev opnået live SEM-billeddannelse, mens prøven blev behandlet med et plasma. Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Advanced Materials Technologies .
Plasmaer, ofte beskrevet som ioniserede gasser eller den fjerde tilstand af stof, har en bred vifte af anvendelser. For eksempel i halvlederindustrien spiller de en afgørende rolle i den litografiske proces, der bruges til at fremstille computerchips.
De får også betydelig interesse for grøn kemi-applikationer, såsom CO2 og CH4 omdannelse til værdiskabende kemikalier eller vedvarende brændstoffer, N2 fiksering til grøn gødningsproduktion, såvel som til biomedicinske anvendelser, såsom kræftbehandling, sårheling eller desinfektion. Desuden er plasmaer også genstand for omfattende forskning for at opnå mere grundlæggende indsigt.
Mange af de relevante processer til plasmaapplikationer foregår på et mikroskopisk niveau, og deres observation kræver ofte billeder i høj opløsning ud over et konventionelt lysmikroskops muligheder. Derfor blev et scanningselektronmikroskop (SEM) brugt i denne forskning.
Et sådant mikroskop bruger en fokuseret stråle af meget energiske elektroner, som scannes hen over overfladen af materialet af interesse. Ved at indsamle forskellige signaler produceret af elektronstrålen og kompilere dem pixel for pixel, kan der genereres stærkt forstørrede billeder af prøven, ned til nanometerregimet.
For at udføre disse in-situ plasmaundersøgelser i en SEM, skulle flere udfordringer løses. For det første betjenes elektronmikroskoper typisk under højvakuumforhold for at minimere elektroninteraktioner med gasmolekyler.
For at skabe den nødvendige gassky til et plasma blev et tyndt rør med et hul i mikrometerstørrelse for enden indført i mikroskopkammeret for at tillade en kontrolleret gasstrøm mod prøven. Den begrænsede gasstrøm var tilstrækkelig til lokal plasmadrift, samtidig med at der blev holdt et lavt tryk i resten af mikroskopet til billeddannelse.
For det andet kræver skabelse og opretholdelse af et plasma et stærkt elektrisk felt, som kan påvirke de elektroner, der er nødvendige for den mikroskopiske billeddannelse. Ved at optimere opsætningens hardware og parametre minimerede teamet afbøjningen af elektronstrålen og sikrede en stabil plasmaudladning, hvilket muliggjorde live billeddannelse under plasmadrift. På denne måde kunne et realtidsbillede af behandlingen af en kobberfilm fanges, som vist i videoen ovenfor/nedenfor.
Denne betydelige præstation var kun mulig takket være det tværfaglige team af forskere, der kunne arbejde på dette projekt. Mennesker med en baggrund inden for elektronik, elektronmikroskopi og plasmateknologi, overvåget af prof. Jo Verbeeck (EMAT forskningsgruppe) og prof. Annemie Bogaerts (PLASMANT forskningsgruppe), gik sammen for at nå denne store milepæl.
Som et næste trin sigter teamet nu på at videreudvikle instrumentets analytiske evner ved at inkorporere yderligere detektorer ud over billeddannelse til real-time elementær og strukturel karakterisering, hvilket kan føre til ny indsigt i materialevidenskabelig forskning og det grundlæggende i plasmafysik.
Flere oplysninger: Lukas Grünewald et al., In situ plasmaundersøgelser ved brug af et jævnstrømsmikroplasma i et scanningselektronmikroskop, Avancerede materialeteknologier (2024). DOI:10.1002/admt.202301632
Leveret af University of Antwerpen
Varme artikler
-
Magnetisk spejl kunne kaste nyt lys over gravitationsbølger og det tidlige universForskere har skabt en ny metamateriale halvbølgeplade, der opererer ved millimeterbølgelængder, der er mindre end 1 millimeter tyk. Når lyset reflekteres fra enheden, polariseringen parallelt med tråd -
Superledere:Modstand er forgævesForskellige cuprater, der studeres på TU Wien. Kredit:Vienna University of Technology Hvert standard kabel, hver ledning, hver elektronisk enhed har en vis elektrisk modstand. Der er, imidlertid, -
Fingermonteret optisk sonde designet til at forbedre fjernelse af brystkræftEn ny bærbar sonde forbedrer følelsen af berøring ved at afbilde og kvantificere stivhed og elasticitet af biologisk væv. Enheden kan hjælpe med at forbedre den kirurgiske fjernelse af brystkræft og -
Nye termiske faser af topologisk kvantemateriale i laboratorietKvantekredsløb implementeret på IBM Quantum Experience -platformen for at måle den topologiske Uhlmann -fase. Kredit:Oscar Oviyuela et al. For første gang, en gruppe forskere fra Universidad Compl
- Ulemperne ved dyr, der lever i grupper
- Konspirationsteoretikere synes at foretrække en intuitiv tænkestil - her er hvorfor det er vigtigt…
- Navne af DNA Strands
- Forskere bekræfter, at en massiv hyper-løbsk stjerne slynget ud fra Mælkevejsskiven
- Stigende hav vil fordoble kystoversvømmelser i 2050:undersøgelse
- Notre Dame:Blyfrygt foranlediger nye oprydningsregler, udstyr