采用扫描电子显微镜在非真空环境下检验样品的装置和方法制造方法及图纸

一种适用于与扫描电子显微镜一起使用的腔室（３４）。该腔室包括用隔膜（３６）密封的至少一个孔。隔膜（３６）适于承受真空，并是电子可穿透的，而且腔室（３４）的内部与所述真空隔离。该腔室可用于使包括活性细胞的湿样品（３２）能够在电子显微镜下被观察。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的领域本专利技术涉及一种，特别是、但不限于这种装置和方法在湿环境下检验物体的使用。 专利技术的
技术介绍
光学显微技术由于光波长而被限制于在一百纳米、通常为几百纳米范围内的分辨率。扫描电子显微镜(SEM)没有这种限制并能实现在几纳米范围内的相当高的分辨率。SEM的缺点之一是样品必须保持在真空中，这妨碍了对在自然条件下处理的研究或对湿材料的研究。此外，由有机材料构成的电绝缘样品需要涂层以避免电荷积累。早在1960年，Thomley(剑桥大学，1960年)的论文公开了在水蒸气的大气环境下保持样品用于电子显微技术的失败尝试。采用隔膜密封腔室使其免受电子束的真空的影响，并且腔室本身具有来自水蒸气的源的入口。采用电子显微技术用于活性样品的尝试要追溯到1970年。由Swift和Brown发表的文章(J.Phys.ESci.Instrum.3,924,1970)公开了采用透射电子显微镜(TEM)用于在大气压力下、例如在水中检验样品。采用具有用胶棉-碳膜密封的孔的容器安装样品。电子束经过孔并撞击样品，并且电子不会被样品阻止而是继续到达闪烁器，在那里产生光子。在大气压力下，虽然声称有0.1μm的分辨率，但是发现这些结果是“相当嘈杂的”。美国专利US4071766介绍了采用电子显微技术在非真空环境下检测材料的尝试，并将活性物体的检测称为“不断再生问题”。美国专利US4720633介绍了采用电子显微技术在非真空环境下检测材料的进一步尝试。在这些专利中，电子束穿过孔运行到湿样品上。然而，在成功地观察湿物体方面，这些尝试都没有成功。这里引证这些文献供参考。试图解决上述问题的商业产品是环境扫描电子显微镜(ESEM)，可从荷兰的埃德霍夫的菲利浦电子光学公司购得，其保持沿着电子束路径的真空梯度。然而，ESEM需要样品在水-蒸汽平衡状态的临界点工作，并要求将样品冷却到4℃左右。人们认为在高达5乇的压力下可以检验样品。然而，到目前为止，没有证据说明在10nm和以下的分辨率可以观察湿的和/或活性物体。关于这种产品和它怎样工作的进一步信息可以在美国专利US5250808、5362964和5412211中看到，这里引证其内容供参考。实现有机物质的高分辨率检验的通用方法是透射电子显微技术(TEM)。TEM要求通常厚度在50nm范围内的特殊制备的样品。施加极高压以产生穿过样品的平行电子束。美国专利US5406087公开了一种用于TEM的样品保持装置，这里引证该文献供参考。样品被密封在能传输电子束的两个膜之间。装置的内部用湿气填充，并且可以放置在TEM的真空环境中。极高能束穿过样品运行并包围流体，导致不良的信噪比，并对样品造成相当大的损伤。由EM获得信息通常由其它技术(在Griffiths(2001)“细胞生物学的趋势”中评论的，114153-154)是不能得到的。EM的普遍利用不足的主要原因是样品制备的复杂性，这不仅需要大量劳力和耗时，而且涉及关于结果的生物关联的提高。在水环境下实施EM的能力将解决这些有问题的样品制备步骤。因此，目前，尽管长期需要，也没有提出允许在表明宏观分子和细节分子级的分辨率下研究湿样品的显微镜。在细胞生物和聚合物科学一样不同的领域中以及工业上如石油、食品和微电子学中需要这种能力。特别是在细胞生物领域中，这种显微镜应该能分析细胞并进行分子级工艺的测量，并在药品发现和诊断测量方面打开了一个全新的领域。例如，这种显微镜将允许药品和活性细胞之间反应的详细研究和直接观察。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供适用于与扫描电子显微镜一起使用的腔室，它使得可以实现对湿样品的电子显微镜检查。根据本专利技术的第一方案，提供适用于与扫描电子显微镜一起使用的腔室，所述腔室包括至少一个孔，该孔用隔膜密封，所述隔膜适于承受真空，并且是电子可穿透的，其中所述腔室与所述真空隔离。优选的是，腔室适于基本在大气压力下保持水或任何水介质，包括但不限于细胞培养介质。优选的是，由隔膜密封的孔具有在0.1-4mm范围内的直径。优选的是，隔膜具有基本上在200-5000埃范围内的厚度，更优选的是，在500和2000埃范围内，并且最优选在500和1500之间的范围内。该隔膜构成本专利技术的主要元件，它所需要的特性包括能够承受电子显微镜的真空和包含在由所述隔膜密封的腔室内的环境之间的约一个大气压的压力差，同时它很薄，足以使高能电子穿过并与设置在腔室内的样品相互作用。具有这些属性的任何材料可适用于根据本专利技术的原理的使用。根据目前优选的实施例，隔膜材料选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚乙烯、聚吡咯、和附加导电聚合物、火棉胶片、火棉胶、Kapton(聚酰亚胺薄膜)、FomrVar(聚乙烯醇缩甲醛和氯醋聚乙烯醇三元共聚物的一系列产品)、Vinylec(聚乙烯醇缩甲醛)、ButVar(聚乙烯醇缩丁醛)、Pioloform(聚乙烯醇缩醛)、二氧化硅、一氧化硅和碳。优选的是，样品放置在靠近隔膜的地方。或者，样品被安放而与所述隔膜接触，这样设置的优点是电子束必须经过最小距离穿过物质(与真空相对的)到达样品。隔膜优选由设置在隔膜和真空之间的支撑栅板支撑。通常，腔室位于真空中，并将样品封闭在流体中或在基本为大气压下，或是这两种情况下。所述腔室的壁的至少一部分可以抵抗一个大气压梯度并对具有高于2KeV的电子是可穿透的。根据本专利技术的第二方案，提供一种采用扫描电子束在腔室中高分辨率检测物体的装置，包括用于电子束的真空路径和设置成与物体相关的耐真空阻挡件，所述耐真空阻挡件的放置使其隔离物体和真空。物体上可具有荧光和电致发光标记，由此电子束能够激励光子发射。标记可与感兴趣的特定分子或类似物相关，这种方法考虑到含有关于个体分子的信息的基于光的图像。这个实施例优选包括光学检测单元，腔室可构成为光导的一部分。光学检测单元还可包括光电倍增管。光学检测单元可适于检测单个光子，并且该装置由此适合于检测源自单个分子的激励的发光。在更优选的实施例中，阻挡件或隔膜可以是聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、Kapton(聚酰亚胺薄膜)、FomrVar(聚乙烯醇缩甲醛)和聚乙烯醇缩丁醛中的任一种。阻挡件或隔膜可用置于所述隔膜和所述真空之间的增强栅板增强，并且可具有基本上在200-5000埃范围内的厚度，更优选在500到2000埃范围内，并且最优选在500到1500范围内。优选的是，阻挡件或隔膜被横穿一孔而放置，该孔的直径基本上在0.1-4mm范围内。在特别优选的实施例中，该直径基本上为1mm。阻挡件或隔膜优选可透射高能电子，就是指具有超过2keV或3keV的能量的电子。根据一个实施例，用一层材料涂敷阻挡件，该材料具有高二次电子产量，通常为氟化锂。在一个实施例中，原子团清除剂分子位于与所述物体相关联的位置。在一个实施例中，物体或样品放置在与所述耐真空阻挡件相邻或与其接触的地方。根据本专利技术的第三方案，提供一种隔膜的应用，其中具有1mm直径的暴露面积能抵抗一个大气压梯度，并且该隔膜可透射高能电子，从而构成一个腔室，能以基本上优于100nm的分辨率在扫描电子束下观察湿样品。根据本专利技术的第四方案，提供一种在纳米范围分辨率观察湿物体的方法，包括以下步骤通过采用阻挡件分开腔室与真空腔室，隔离所述腔室中的湿物体；从所述真空室通过所述阻挡件提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于与扫描电子显微镜一起使用的腔室，所述腔室包括至少一个孔，该孔用隔膜密封，所述隔膜适于承受真空，并且是电子可穿透的，其中所述腔室的内部与所述真空隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2000-12-1 60/250,879;US 2001-7-20 60/306,4581.一种适于与扫描电子显微镜一起使用的腔室，所述腔室包括至少一个孔，该孔用隔膜密封，所述隔膜适于承受真空，并且是电子可穿透的，其中所述腔室的内部与所述真空隔离。2.根据权利要求1的腔室，适于基本上在大气压力下容纳水。3.根据权利要求1的腔室，其中用所述隔膜密封的所述孔具有在0.1-4mm范围内的直径。4.根据权利要求1的腔室，其中所述隔膜具有基本上在200-5000埃范围内的厚度。5.根据权利要求1的腔室，其中所述隔膜包括选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚乙烯、聚吡咯、和附加导电聚合物、火棉胶片、火棉胶、Kapton、FomrVar、Vinylec、ButVar、聚乙烯醇缩醛、二氧化硅、一氧化硅和碳的材料。6.根据权利要求5的腔室，其中隔膜是聚酰亚胺。7.根据权利要求1的腔室，包括在隔膜附近安放的样品。8.根据权利要求1的腔室，包括与所述隔膜接触安放的样品。9.根据权利要求1的腔室，其中所述隔膜由放在隔膜和真空之间的支撑栅板支撑。10.根据权利要求1的腔室，可放在真空中并密封流体内的样品。11.根据权利要求1的腔室，可放在真空中并在基本上大气压力下封闭样品。12.一种与扫描电子显微镜结合使用的腔室，其中所述腔室的壁的至少一部分可抵抗一个大气压力梯度，并且具有高于2keV的能量的电子可穿透。13.一种采用扫描电子束在腔室中高分辨率地检测物体用的装置，包括电子束的真空路径和与物体结合放置的耐真空阻挡件，所述耐真空阻挡件被设置以使物体与真空隔离。14.根据权利要求13的装置，其中物体包括荧光和电致发光标记之一，由此使电子束能激发光发射。15.根据权利要求13的装置，还包括光学传感器。16.根据权利要求13的装置，其中所述腔室包括光导的一部分。17.根据权利要求15的装置，其中所述光学传感器包括光电倍增管。18.根据权利要求15的装置，其中所述光学传感器适于感测单个光子，并且所述装置由此适于感测由单个分子的激励产生的发光。19.根据权利要求13的装置，其中用具有高二次电子产率的至少一层材料涂覆阻挡件。20....

【专利技术属性】
技术研发人员：艾莎摩西，奥赖济克，斯蒂芬蒂贝热，
申请(专利权)人：耶德研究和发展有限公司，ELMUL技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]