นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

Zenki
Ico64
นาย พรพจน์ หนูทอง
นักวิทยาศาสตร์
ศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 0 · ผู้ติดตาม: 2

อ่าน: 3322
ความเห็น: 3

Environmental SEM: Peltier-Cooled SEM Stage

                Cooling stage course แม้ว่า course ดังกล่าวเป็น advance course แต่ก็มีโอกาสได้ลอง operate ในขณะฝึกใช้เทคนิค ESEM ครับ จึงถือว่าโชคดีครับ สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Scanning Electron Microscope, SEM) คงจะปฏิเสธไม่ได้ว่า เครื่องมือดังกล่าวเป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์สำคัญในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน สามารถนำเสนอผลการวิจัยออกมาในลักษณะของรูปภาพที่ช่วยเสริมให้งานวิจัยสมบูรณ์มากขึ้น ด้วยภาพที่นำเสนอนั้นช่วยให้มองเห็นภาพของสิ่งที่ผู้วิจัยต้องการสื่อและง่ายต่อการเข้าใจยิ่งขึ้น               

                ด้วยเทคโนโลยีก้าวล้ำทันสมัย ทำให้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในปัจจุบันมีความสามารถในการถ่ายภาพตัวอย่างได้หลากหลายขึ้น โดยเฉพาะการทดสอบตัวอย่างด้วยเครื่อง SEM ด้วยเทคนิค Low vacuum (10-130 Pa) ซึ่งเทคนิคดังกล่าวมีจุดเด่นตรงที่ ตัวอย่างไม่ต้องเคลือบผิวด้วยโลหะ (Gold) เหมือนอย่างกรณีของเทคนิค High vacuum (<2e-2Pa) แบบเดิม ซึ่งตัวอย่างต้องทำแห้งก่อน หรืออาจมีความชื้นได้บาง แต่ไม่ถึงกับเปียกแฉะ แต่เพื่อความคมชัดที่ดีควรทำแห้ง ส่วนตัวอย่างที่มีความชื้นสูงหรือเปียกนั้น ต้องเปลี่ยนไปใช้เทคนิค ESEM หรือ Environmental SEM (130-2500 Pa) จึงให้ผลทดสอบที่ดีกว่าครับ

                ตามที่กล่าวมานั้น อาจทำให้เข้าใจว่าเทคนิค ESEM น่าจะเหมาะสำหรับกรณีของ Non-Preparation Specimen ซึ่งได้แก่ ไม่ต้องดอง (Fixation) ไม่ต้องดึงน้ำ (Dehydration) ไม่ต้องทำแห้ง (Drying) และไม่ต้องเคลือบโลหะ (Metal coating) แต่จากการฝึกอบรมในช่วง 14-17 มีนาคม 54 ที่ผ่านมา ได้มีโอกาสฝึกเทคนิค ESEM ด้วย จึงทำให้เข้าใจถึงเหตุและผลว่า ลำพังเพียง ESEM mode เพียงอย่างเดียว ไม่สามารถทำ Non-Preparation Specimen ได้ ยังต้องอาศัยอุปกรณ์ช่วยสำคัญชิ้นหนึ่ง คือ  Peltier-Cooled SEM Stage หรือ เรียกง่ายๆว่า Cooling stage ครับ อุปกรณ์ดังกล่าวทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิของ Specimen Stage หรือแท่นสำหรับวางตัวอย่าง ให้ร้อนหรือเย็นได้ เช่น ควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง -35 75 องศาเซลเซียส เป็นต้น

 

                หัวใจสำคัญของการทดสอบตัวอย่างเปียกหรือสดด้วยเทคนิค ESEM คือ การรักษาสภาวะของของเหลว (liquid phase) ภายในตัวอย่างให้คงอยู่ระหว่างการทดสอบ เพราะหากของเหลวภายในตัวอย่างแห้งหายไป ย่อมสร้างความเสียหายโดยตรงให้กับตัวอย่าง ลักษณะโครงสร้างภายนอกเปลี่ยนแปลงไป ขนาดตัวอย่างหดเล็กแห้งเหี่ยวลง ซึ่งปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อของเหลวภายในตัวอย่างคือ ความดัน (pressure) และอุณหภูมิ (temperature)ความดัน (Pressure) เทคนิค ESEM สามารถทำงานในสภาวะความดันระหว่าง 10-2500 Pa โดยการควบคุมความชื้น (humidity) ภายในช่องใส่ตัวอย่าง (Chamber) ด้วยไอน้ำ (water vapor) หากปริมาณไอน้ำในช่องใส่ตัวอย่างสูงขึ้น ความชื้นจะสูงขึ้นและความดันจะต่ำลง ในกรณีของตัวอย่างเปียกชื้น บางครั้งใช้ความชื้นสูงถึง 100%เลยทีเดียว แต่เพียงความชื้นสูงอย่างเดียวไม่สามารถคงสภาวะของน้ำในตัวอย่างได้ จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิของตัวอย่างให้ต่ำไว้ ประมาณ 3 องศาเซลเซียส ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความดัน ที่มีผลต่อสถานะของน้ำภายในตัวอย่าง แสดงไว้ในไดอะแกรมแล้ว

                   จากไดอะแกรมสรุปได้ว่า น้ำจะยังคงสถานะของของเหลวไว้ได้ที่ความดันและอุณหภูมิประมาณ 600 Pa และ 0 องศาเซลเซียส เป็นต้นไป ซึ่งตามทฤษฏีแล้ว การทดสอบในสภาวะ high vacuum (<2x10e2) จะให้คุณภาพของภาพที่ดีที่สุด แค่หากจำเป็นจริงๆไม่สามารถทดสอบได้ ด้วยข้อจำกัดใดก็ตาม ควรทดสอบในสภาวะที่มีความดันใกล้เคียงกับ high vacuum มากที่สุด ซึ่งอาจเป็น Low vacuum หรือ ESEM ดังนั้นหากต้องการทดสอบตัวอย่างเปียก และให้ได้คุณภาพของภาพที่ดี ควรควบคุมความดันภายในช่องใส่ตัวอย่างให้ต่ำ ความชื้นสูง และอุณหภูมิตัวอย่างควรต่ำ 

                     เมื่อเข้าใจถึงความสำคัญของ Peltier-cooled stage แล้ว นำความรู้ที่ได้กลับมาทบทวน ถึงการพยายามลองทดสอบตัวอย่างเปียกชื้นที่ผ่านมา ด้วยเทคนิค ESEM ได้แก่ แบคทีเรียซึ่งเลี้ยงไว้บนอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดแข็ง เซลล์ไขกระดูกอ่อนซึ่งเพาะเลี้ยงไว้บนฟองน้ำ นั้น ทำให้ทราบว่า สาเหตุที่ตัวอย่างมีลักษณะต่างไปจากปกติ โดยเปรียบเทียบกับตัวอย่างแบบเดียวกัน แต่ผ่านกระบวนการเตรียมก่อนและนำมาถ่ายภาพด้วยเทคนิค high vacuum เป็นเพราะไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิของตัวอย่างให้ต่ำได้ น้ำในตัวอย่างระเหยไปหมด จึงทำให้โครงสร้างตัวอย่างเหี่ยว มองเห็นรายละเอียดไม่ชัดเจน

                    ดังนั้นในตอนนี้ ตัวอย่างที่จะทดสอบด้วยเทคนิค ESEM นั้น คุณลักษณะสำคัญของตัวอย่างประการแรก คือ ต้องแห้ง ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อสงสัยบ้างได้ว่า แล้วจะมี ESEM ไปทำไม หากดูตัวอย่างเปียกชื้นไม่ได้ ซึ่งผมขออนุญาตชี้แจงและอธิบายดังนี้ครับ ข้อแรก หากต้องการทดสอบตัวอย่างเปียกชื้นด้วยเทคนิค ESEM จำเป็นต้องใช้ Peltier-cooled stage ครับ ไม่มีไม่ได้ ข้อสอง เทคนิค ESEM ทดสอบตัวอย่างได้โดยไม่ต้องเคลือบผิวด้วยโลหะ และลดการ charge up (เป็น artifact ที่เกิดขึ้นเมื่อตัวอย่างมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ เกิดลักษณะเป็นจุดหรือเส้นสีขาวลบกวนบนภาพ) ได้ดีกว่าเทคนิค Low vacuum ข้อสาม บางกรณีผู้ใช้บริการเพียงต้องการตรวจสอบว่า พบหรือไม่พบ พบแล้วมีปริมาณมากน้อยแค่ไหน โดยไม่สนใจรูปร่างหรือโครงสร้างที่เปลี่ยนแปลงไปจากธรรมชาติ ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องปรับใช้ไป และอธิบายให้ผู้ใช้บริการทราบถึงข้อจำกัดดังกล่าวต่อไปครับ  

 

หมวดหมู่บันทึก: พัฒนางานประจำ
สัญญาอนุญาต: สงวนสิทธิ์ทุกประการ Copyright
สร้าง: 20 มีนาคม 2554 17:11 แก้ไข: 20 มีนาคม 2554 17:15 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

ได้ความรู้แน่นเลยครับ

ใช่แล้วค่ะ Sakcha

เนี่ยพี่ว่าจะของบคุณหิ่งห้อยซื้อมาใช้ซะหน่อย จะได้ใช้เครื่องได้เต็มศักยภาพ

อิอิ

ราคาสักเท่าไหร่ไดครับ?

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 3.88.220.93
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ