その場電子顕微鏡

インサイチュー電子顕微鏡法は、電子顕微鏡を使用してサンプルの刺激に対する反応をリアルタイムで観察する 調査技術です。電子顕微鏡でサンプルを画像化するために使用される高エネルギー電子ビームの性質により、顕微鏡学者は長い間、サンプルが電子ビームによって日常的に変化したり損傷したりすることを観察してきました。1960 年代から、科学者は透過型電子顕微鏡(TEM) を使用して、サンプルがサンプル チャンバー内にある間に材料を意図的に変更し、誘発された損傷の経時的な画像をキャプチャする試みを行ってきました。

また 1960 年代には、 TEM を使用する材料科学者が、電子ビーム照射に対する電子透過性金属サンプルの反応を研究し始めました。これは、航空および宇宙飛行中の金属疲労についてさらに理解を深めるためでした。実験は高加速電圧の機器で実行されましたが、画像解像度は、現代の TEM で利用できるサブナノメートル解像度と比較すると低いものでした。

1960 年代以降の電子顕微鏡の改良は、空間解像度の向上に重点が置かれました。そのためには、画像プラットフォーム全体、特に試料ステージ周辺の安定性の向上が必要でした。電荷結合素子カメラを使用した画像キャプチャ システムの改良と、試料ステージの進歩、そして高解像度化により、特殊なホルダー内のサンプルに刺激を与え、サンプルの反応を複数のフレームまたはビデオでキャプチャする専用のシステムが開発されました。

材料サンプルに加えて、生体標本に対してもその場電子顕微鏡検査が行われ、機械的、化学的、熱的、電気的反応に関する実験を行うために使用されます。初期の実験では主に TEM が使用されました。これは、画像が 1 つのフレームでキャプチャされるのに対し、走査型電子顕微鏡では刺激が加えられている間にサンプル全体を移動またはスキャンしてサンプルを変化させる必要があるためです。

初期の現場での電子顕微鏡観察を制限していた問題には、あらゆるスケール（顕微鏡自体からサンプルまで）での機械的振動、特にサンプルホルダーでの熱および電気干渉などがありました。これらの問題はすべて、高速なキャプチャ時間を必要としていました。しかし、キャプチャ時間が速いと、信号対雑音比の低い画像が生成され、画像の解像度が制限され、実験に使用できる時間も制限されます。^[1]

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