Мультимасштабная объемная микроскопия как современный метод научных исследований
В.Я. Шкловер, Н.А. Артемов, Т.Г. Дмитриева, П.Р. Казанский, В.П. Загвоздин
ООО «Системы для микроскопии и анализа», г. Москва, Одинцовский район, д. Сколково, ул. Новая, д. 100, БЦ Урал
Целью работы является разработка комплексного подхода к визуализации и характеризации объектов исследования в диапазоне масштабов от миллиметров до нанометров без потери области интереса.
В рамках описанной цели нашей лабораторией был разработан методический подход, включающий:
- пробоподготовку исходного образца (изготовление шлифов, контрастирование и т.д.);
- получение 2D и 3D информации о морфологических особенностях и составе анализируемых объектов на масштабах
- до 20 мкм с использованием методов оптической, конфокальной и электронной микроскопии, рентгеновская микротомографии, фотоэлектронной и рентгенофлуоресцентной спектроскопии, а также методики автоматического определения минерального состава;
- до 50 нм с использованием методов электронно-ионной микроскопии и энергодисперсионного анализа;
- до 0,2 нм с использованием методов просвечивающей микроскопии, метода характеристических потерь электронов, фотоэлектронной спектроскопии и электронной дифракции,
связанные между собой специально разработанной материально-технической (например, корреляционные держатели образцов) и вычислительной (специализированное программное обеспечение) базой.
На основе разработанного комплексного подхода были выполнены работы по визуализации биологических тканей, клеточных и ультраклеточных структур [1], проведен комплексный анализ керна, включающий 3D-моделирование, определение минерального состава, проницаемости и пористости [2]. В области микроэлектроники были решены задачи по оценке дефектов и анализу отказов компонентов для поверхностного монтажа, интегральных схем. Разработаны подходы по редактированию 3D-топологии ИС, МЕМС, прототипированию. В области материаловедения была проведена работа по установлению закономерностей формирования низкоплотной высокопрочной керамики на основе химически диспергированного порошка оксида алюминия, нашедшей применение при создании фильтрующих элементов [3].
Таким образом, можно сделать вывод о том, что рассмотренный комплексный подход к проведению научных исследований полностью оправдал себя при решении задач в различных областях науки и техники, позволяя собрать наиболее полную информацию об объекте исследования.
В настоящее время специалистами нашей лаборатории ведутся научно-исследовательские работы в области дополнения указанного методического подхода такими исследованиями как, например, 3D-характеризация объектов исследования на атомном уровне.
- Шкловер В.Я., Казанский П.Р. Мультимасштабная объемная микроскопия: опыт применения в биомедицинских исследованиях. // Мед. Физика, 2015, № 1 (65), с. 79-85.
- Артемов Н.А., Шкловер В.Я, Загвоздин В.П., Казанский П.Р., Хаханов С.Н. Моделирование фильтрационно-емкостных свойств и петрофизических параметров образца терригенного коллектора с использованием комплекса исследований, разработанного в рамках технологии «Цифровой керн» // Тезисы конференции Геомодель-2015, г. Геленджик.
- Дмитриева Т.Г., Трифонов Ю.Г., Омаров А.Ю. Мультимасштабные исследования в разработке конструкционной нанокерамики на основе химически диспергированного порошка оксида алюминия // Тезисы VI Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения – 2014», г. Волгоград.
