Volumescope 2 Thermo Scientific - сканирующий электронный микроскоп

Основные сведения о СЭМ Volumescope 2

Volumescope 2 – современная система на базе СЭМ с электронной колонной Thermo Scientific™ NiCol™, разработанная специально под исследовательские задачи в области наук о жизни. Volumescope 2 позволяет получать высококачественные данные о трехмерной структуре образца, полученные на основе большого объема выборок с высоким разрешением и хорошей изотропностью.

Основные преимущества СЭМ Volumescope 2

Усовершенствование процедуры сканирования внутренней структуры объектов путем объединения техники серийной блочной визуализации и мультиэнергетического выравнивания

Раскрытие сложной трехмерной структуры клеток и тканей в их естественном окружении имеет определяющее значение для восстановления взаимосвязи функциональных структур в биологических системах. За последние годы произошли значительные достижения в методах, применяемых для трехмерной реконструкции структур тканей, основанных на технике СЭМ. Серийная блочная СЭМ (SBF-SEM) сочетает в себе полностью автоматизированную нарезку и визуализацию, размещенной в пластик образцов ткани внутри вакуумной камеры СЭМ для реконструкции больших объемов тканей. До недавних пор вертикальное разрешение при сканировании ограничивалось минимальной толщиной секции, которая может быть срезана с поверхности объекта исследования. Данное ограничение устраняется путем применения техник SBF-SEM и многоэнергетического выравнивания (MED-SEM), реализованных в СЭМ Thermo Scientific™ Volumescope 2™, комбинирование которых позволяет получать изображения структуры значительного объема с действительно изотропным разрешением по всему объему.

Трехмерная реконструкция образца крысиного мозга

Данные получены в результате физического среза и сканирования в режиме LoVac (50 Па) без артефактов зарядки. Изображение в режиме BSE при ускоряющем напряжении 2,7 кВ, токе пучка 0,4 нА, времени сканирования 2 мкс. Размер пикселя 15 х 15 нм (х, у), получено 2133 среза по 40 нм (физический срез), объем 123 х 123 х 85 мкм³. Представленные изображения показывают полный набор собранных данных и обработанный объем образца размером 36 x 37 x 38 мкм³, отображающий выбранные объекты.

Образец ткани мышиного мозга 

Материал подготовлен путем физического среза в режиме HiVac. Изображение получено в режиме BSE при ускоряющем напряжении 2 кВ, токе пучка 0,1 нА, времени сканирования 2 мкс. Итоговая величина пикселя 4 х 4 нм. Просматриваются четкие границы таких объектов, как пузырьки и синаптические щели. Изображение используется с разрешения доктора Габора Ньири, Институт экспериментальной медицины, Будапешт, Венгрия.

Действительно изотропные по объему данные о трехмерной структуре образца

Реализуя собственную технологию MED-SEM, в СЭМ Volumescope 2 для естественных наук, производитель предложил новый способ повышения вертикального разрешения с помощью комплексного применения подходов механического секционирования и оптического расслоения. После секционирования поверхности образца с помощью алмазного режущего инструмента проводят несколько этапов регистрации изображений открытой поверхности тканей, повышая значение ускоряющего напряжения. 

Эти изображения, впоследствии, используются в процессе деконволюции для получения нескольких приповерхностных оптических слоев, формирующих 3D-модель структуры. Благодаря многократному повторению данного подхода, применение СЭМ Volumescope 2 позволяет получить наборы данных с изотропным разрешением до 10 нм по оси z.

Гибкость и простота использования при исключительной производительности

Система Volumescope 2 на платформе СЭМ была разработана на базе электронной колонны Thermo Scientific™ NiCol™. Она оснащена универсальной внутрилинзовой и внутриколонной системой детектирования, обеспечивающей исключительный контраст. Выбор режима высокого разрешения HiVac или специального режима LoVac делает ее идеальным в условиях изменений требований к объектам исследования и структуры образцов. 

Полная автоматизация процесса юстировки колонны снижает требования к обучению операторов настройке параметров, в то время как предварительно сохраненные типовые режимы использования для основных приложений, дают моментальную производительность для пользователей различного уровня подготовки. Подробно расписанный рабочий процесс серийной блочной визуализации упрощает использование системы, а руководство пользователя предназначено для помощи на каждом этапе работы с системой. Универсальность СЭМ Volumescope 2 также распространяется и на другие, альтернативные варианты использования системы. К примеру, оперативное переключение между серийной блочной визуализацией в СЭМ, обычной СЭМ и томографией объекта (АТ) становится возможным благодаря быстрой смене, закрепленного на предметном столе, компактного микротома. Для формирования изображения требуется опциональный программный модуль, доступный в ПО Thermo Scientific Maps.

Процесс резки микротомом

A. Перемещение держателя вниз и подвод режущего инструмента сверху образца. B. Подъем образца до уровня, достаточного для получения требуемой толщины среза. C. Ультратонкий срез выполняется на обратном ходу микротома.

Решения, применяемые в рабочем процессе, повышающие производительность

Процесс серийной блочной визуализации управляется посредством программного интерфейса интегрирования Thermo Scientific™ Maps™, допускающего импорт изображений любого оптического микроскопа. Простым и легким является непосредственное выявление и наведение на отдельные интересующие области (например, на основе флуоресцентного окрашивания). Конечные результаты могут быть легко визуализированны и проанализированы с помощью передового программного обеспечения трехмерной визуализации Thermo Scientific™ Amira™ для естественных наук. Этот мощный программный комплекс может использоваться для прямого импорта сгенерированных СЭМ Volumescope 2 данных, делая возможным не только их обработку, но и визуализацию и анализ. Это делает его одним из самых мощных инструментов, доступных на рынке.

Трехмерная реконструкция мышечной сердечной мышцы мыши

Данные получены в условиях сочетания физической и виртуальной нарезки в режиме HiVac. Данные собраны в режиме BSE с оптическим секционированием. Номинальное разрешение 5 х 5 х 10 нм (x, y, z), получено 1102 среза по 40 нм (физический срез), объем 16 x 15 x 11 мкм³. Образец предоставлен доктором Мадеш Мунисвами, университет Темпл, США

Трехмерная реконструкция образца почечной ткани мыши

Представлен обзорный вид и детальное изображение выбранной области с более высоким разрешением. Данные получены при одновременном применении физической и виртуальной нарезки в режиме HiVac. Параметры формирования и характеристики обзорного вида (слева): ускоряющее напряжение 1,8 кВ, разрешение 60 x 60 x 30 нм (x, y, z), объем 162 x 129 х 2,2 мкм³. Детальный вид (справа) был получен в режиме BSE с оптическим секционированием, током пучка 0,1 нА, временем сканирования 1 мкм. При этом номинальное изотропное разрешение 10 x 10 x 10 нм (x, y, z) получено путем выполнения 222 срезов (физические и оптические) по 30 нм (физический срез), объем области 20 х 17 х 2,2 мкм³. Образец предоставлен Жан-Марком Вербаватц, MPI-CBG, Германия.

Технические характеристики СЭМ Volumescope 2

Электронная колонна

Разрешение электронного пучка при оптимальном рабочем расстоянии

Рабочая камера

Детекторы

Вакуумная система

Характеристики стола без микротома

Характеристики микротома

Держатели образцов

• Стандартный многофункциональный держатель, устанавливаемый непосредственно на предметном столе, позволяет закреплять до 18 стандартных столиков (Ø12 мм), три столика с       преднаклоном, два вертикальных и два наклоненных* (38° и 90°) держателя-планки 
• Каждый держатель-планка (опция) вмещает шесть решеток для просвечивающей/сканирующей электронной микроскопии (S/TEM) 
• Доступны держатели полупроводниковых пластин и другие специальные держатели

Доступные программные функции

• Концепция графического интерфейса пользователя «Beam per view» с возможностью одновременно просмотра четырех активных окон 

Система получения изображения

Управление системой

• 64-битный графический интерфейс на базе Windows®7, клавиатура и оптическая мышь
• Концепция графического интерфейса пользователя «Beam per view» с возможностью одновременного просмотра четырех активных окон
• 24-дюймовый ЖК-дисплей, WUXGA 1920×1200 пикселей (второй монитор в качестве опции)
• Функции отмены/повтора
• Руководство пользователя для выполнения базовых операций/приложений
• Опция – джойстик
• Опция - ручной интерфейс пользователя (панель управления)

Аксессуары (опционально)

Очистка образца/камеры: встроенная система плазменной очистки

Программные опции

• Программное обеспечение для автоматизированного получения больших изображений из отдельных фрагментов
• Программное обеспечение для реконструкции и анализа трехмерного представления образца;
• Специализированное программное обеспечение для естествознания Amira
• Программное обеспечение архивирования данных на основе веб-приложений

Документация

• Онлайн руководство пользователя
• Руководство по эксплуатации
• Интерактивный помощник
• Доступен режим Thermo Scientific™ RAPID™ (сервисная дистанционная диагностика)

Гарантия и обучение

• Гарантия 1 год
• Различные контракты на сервисное обслуживание
• Выбор программ обучения эксплуатации/применению 

Расходные материалы (неполный список) 

• Запасной модуль источника электронов Шоттки
• Блок диафрагм для электронной колонны
• Алмазный режущий инструмент (поставляется сторонним производителем Diatome)

Требования к помещению

Для получения детальных указаний ознакомьтесь с руководством по монтажу

Электропитание

• Напряжение: 100 - 240 В переменного тока (-6%, + 10%)
• Частота: 50 или 60 Гц (± 1%)
• Потребляемая мощность микроскопа в базовой комплектации: <3,0 кВА
• Сопротивление зеземления: <0.1Ω

Условия эксплуатации

• Температура: 20°C ± 3°C
• Относительная влажность не более 80%
• Посторонние магнитные поля переменного тока <40 нТл асинхронные, <100 нТл синхронные для сетей 50 Гц (с периодом тока 20 мс) или сетей 60 Гц (с периодом тока 17 мс)
• Минимальный размер дверного проема: 0,9 м (ширина) × 1,9 м (высота)
• Масса: 980 кг
• Осушенный азот
• Сжатый воздух 4–6 бар (сухой, очищенный, без масла)
• Чиллер
• Акустические параметры: требуется провести измерения акустического спектра в помещении
• Вибрационные параметры: требуется провести измерения вибрационного спектра в помещении
• Опционально - активный виброизоляционный стол