Peltier-näytelavan käyttö pyyhkäisyelektronimikroskoopissa

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Metropolia Ammattikorkeakoululle. Tarkoitus oli selvittää pyyhkäisyelektronimikroskooppiin (SEM) lisäosana hankitun Peltier-elementin tuomat mahdollisuudet näytteiden tutkimiseen. Tavoitteena oli myös suorittaa laitteen käyttöönotto koululla olevaan SEM-laitteeseen ja laatia yksinkertainen käyttöohje.

Tavallisesti näytteen on oltava kuiva ja sähköä johtava, jotta sitä voidaan tarkastella SEM-laitteella. Biologisten näytteiden kohdalla näin ei kuitenkaan ole, jos niitä halutaan tutkia mahdollisimman alkuperäisessä tilassa. Peltier-elementti ja vesihöyryn käyttö kuvantamiskaasuna mahdollistaa pinnoittamattomien näytteiden tutkimisen ilman näytteen kuivumista tai rakenteen romahtamista. Kuvantaminen perustuu prosessissa muodostuviin positiivisiin ioneihin. Tämän avulla voidaan myös tutkia erilaisia kemiallisia reaktioita ja muutoksia näytteessä muuttamalla kammion olosuhteita lämpötilan ja vesihöyrynpaineen avulla. Peltier-elementti toimii järjestelmässä näytteen lämpötilan säätämiseen.

Työhön on koottu SEM-laitteen toimintaperiaatteet siltä osin, että ne auttavat ymmärtämään tavallisimpia haasteita johtamattomien näytteiden kuvantamisessa. Tämä työ toimii perehdytysmateriaalina uusille käyttäjille, mutta sen lisäksi on suositeltavaa tutustua SEM-laitteen rakenteeseen ja perustoimintaan ennen käyttöä. Lopputuloksena koulun SEM-laitteeseen saatiin asennettua Peltier-elementti ja sen käyttöönottoon tarvittavat dokumentit.

The thesis was made for Metropolia University of Applied Sciences. The aim was to investigate the possibilities of the Peltier element, which was purchased as an accessory for the scanning electron microscope (SEM), for the examination of samples. The aim was also to perform the installation of the instrument on the SEM at the school laboratory and to prepare a simple instruction manual.

Normally, a sample must be dry and electrically conductive in order to be examined by the SEM. However, this is not the case for biological samples if they are to be studied in as pristine a state as possible. The Peltier element and the use of water vapour as a quenching gas allow uncoated samples to be examined without drying the sample or causing structural collapse. Imaging is based on the positive ions generated in the process. This also allows the study of various chemical reactions and changes in the sample by changing the chamber conditions through temperature and water vapour pressure. A Peltier element is used in the system to control the temperature of the sample.

The thesis summarises the principles of SEM to the extent that they help to understand the most common challenges in imaging non-conductive samples. This thesis serves as an introductory material for new users, but it is also recommended to become familiar with the structure and basic operation of the SEM before using it. The final result was the installation of the Peltier element in the school's SEM and the documentation required for its deployment.