עידן חדש במיקרוסקופיה בישראל: הטכניון רכש את מיקרוסקופ האלקטרונים הטוב בעולם

מיקרוסקופ Themis יאפשר אפיון של המבנה וההרכב הכימי של החומר ברזולוציה ננומטרית ברמת האטום

הטכניון רכש לאחרונה מיקרוסקופ אלקטרונים חדשני, "ת'מיס", מהמתקדמים בעולם והטוב מסוגו בישראל. זהו מיקרוסקופ אלקטרונים חודר (TEM) המסוגל לספק תמונה של אטומים בודדים ובאמצעותה מידע על מבנה החומר ותכונותיו. גובהו של המיקרוסקופ כ-4 מטרים והוא מאפשר גם לעקוב בזמן אמת אחר תהליכים דינמיים המתרחשים בחומר, למשל כתוצאה מחימום וקירור. המיקרוסקופ החדש נרכש בסיוע המכון לננו-טכנולוגיה ע"ש ראסל ברי בטכניון (RBNI).

"ת'מיס" (Titan Cubed Themis G2 300) מיוצר על ידי FEI האמריקאית. התקנתו בטכניון ארכה כשבוע והכנתו לפעילות תושלם תוך שבועות ספורים על ידי נציגי החברה ואנשי המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בטכניון. הוא הותקן בחדר מיוחד המבודד מסביבתו כדי למנוע השפעה של רעשים אקוסטיים, רעידות מכניות והפרעות של שדות אלקטרומגנטיים על הניסויים. הוא מקובע למשטח המעוגן על סלע בעומק הקרקע, מיוצב באמצעות "רצפה צפה" המבודדת אותו מרעידות שונות בסביבה ונשלט מחדר בקרה ייעודי הצמוד אליו.

"ת'מיס" מחליף את המיקרוסקופ הקודם – ה"טיטן" (FEI Titan 80-300 KeV S/TEM) – שנרכש על ידי הטכניון ב-2006 ונחשב בזמנו למוביל בעולם. לדברי ד"ר ירון קאופמן, ראש המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים, "אנחנו קוראים לו מיקרוסקופ אבל למעשה זאת מעבדה שלמה, שמאפשרת לנו לבצע ניסויים שונים ומגוונים בתנאים משתנים, לעקוב אחר תהליכים בחומר ולאפיין את החומר בדרכים שלא היו קודם ברשותנו. זהו כלי משמעותי באפיון ברמה האטומית של מגוון חומרים כגון מתכות, מוליכים למחצה, פולימרים וחומרים קרמיים, אורגניים, היברידיים וביולוגיים."

"ת'מיס יוביל את מהפכת המיקרוסקופיה בעידן הננו והקוואנטום, והוא מציין את תחילתו של עידן חדש במיקרוסקופיה בישראל," אמר פרופ' וויין קפלן, המשנה לנשיא הטכניון למחקר. "המיקרוסקופ החדש יאפשר צפייה ברזולוציה ננומטרית בקשר בין אטומים ובתהליכים כימיים בסיסיים וחשובים."

פרופ' קפלן הוסיף כי "כדי להישאר בחזית המדע העולמית עלינו לעדכן ללא הרף את תשתיות המחקר בטכניון. לצערנו, למרות קפיצת המדרגה שיביא המיקרוסקופ החדש למחקר המיקרוסקופי בישראל, הוא נרכש על ידי הטכניון בלבד ללא השתתפות של הות"ת או גורם ממשלתי אחר. מצער שמקבלי ההחלטות בממשלה, שמברכים אותנו על הישגים מדעיים ועל פרסי נובל, אינם מבינים שמדינת ישראל לא תוכל להישאר מעצמת מדע וטכנולוגיה בלי השקעה מסיבית בתשתיות המחקר."

איך זה עובד?

עיקרון הפעולה של מיקרוסקופ אלקטרונים דומה לזה של המיקרוסקופ האופטי המוכר יותר לציבור הרחב, רק שבמקום להאיר את הדגם באלומת אור (פוטונים) הממוקדת באמצעות עדשות זכוכית, במיקרוסקופ אלקטרונים מוקרנת על הדגם אלומת אלקטרונים הממוקדת באמצעות עדשות אלקטרומגנטיות (סלילים).
יתרונו העיקרי של מיקרוסקופ האלקטרונים הוא בכושר ההפרדה (רזולוציה) הגבוה שלו. לעומת מיקרוסקופ אופטי, המוגבל לרזולוציה של כ-200 ננומטר, מיקרוסקופ האלקטרונים מסוגל להשיג רזולוציה מתחת לאנגסטרום (עשירית הננומטר). הסיבה להבדל היא העובדה שאורך הגל של האלקטרון קצר הרבה יותר מאורך הגל של האור.

במיקרוסקופ אלקטרונים חודר (TEM) חודרים האלקטרונים לדגם, נפלטים מעברו השני ומנוטרים בגלאים שונים. גלאים אל מאפשרים להבין את מבנה החומר (סידור האטומים), את הרכבו הכימי (סוג האטומים) ואת סוגי הקשרים הכימיים בתוכו.

כקודמו, הוא יפעל במסגרת המרכז למיקרוסקופיית אלקטרונים בפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון. המרכז משרת מדענים בטכניון וגופי אקדמיה ותעשייה מחוצה לו בתחומים הבאים: מיקרוסקופיית אלקטרונים חודרת(TEM) , מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM), יישום של שיטות אנליטיות לאנליזה כימית במיקרוסקופ אלקטרונים ומיקרוסקופיה אופטית ממוחשבת. במרכז מתבצעת גם הכנת הדגמים למיקרוסקופים באמצעות מסורי יהלום, מערכות ליטוש באמצעות יהלום, מכשירי חיתוך אולטרה-סוניים, מערכות דיקוק אלקטרו-כימיות, מנדפות זהב ופחמן ועוד.

לתמונות המתארות את הרכבת המיקרוסקופ בטכניון לחצו כאן

תמונה מחדר הבקרה של מיקרוסקופ Themis

תמונה מחדר הבקרה של מיקרוסקופ Themis

תמונה סופית של מיקרוסקופ Themis בסיום ההתקנה

תמונה סופית של מיקרוסקופ Themis בסיום ההתקנה

ד"ר ירון קאופמן, ראש המרכז למיקרוסקופית אלקטרונים

ד"ר ירון קאופמן, ראש המרכז למיקרוסקופית אלקטרונים

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

לסרטון המתאר את תהליך התקנת המיקרוסקופ החדש: