O PROJEKCIE

NOTEM (Near-field Optical Transmission Electron Microscope)
Fotonowo transmisyjny elektronowy mikroskop emisyjny

Przedmiotem przedsięwzięcia jest fotonowo transmisyjny elektronowy mikroskop emisyjny: analityczne urządzenie obrazujące przeznaczone do optycznej inspekcji i obserwacji obiektu fotonami prześwietlającego go promieniowania elektromagnetycznego, wykorzystujące do odwzorowania, powiększenia i detekcji fotonowego obrazu transmisyjnego generowane tym obrazem elektrony. W swej zasadzie działania, funkcji i zastosowaniach przedmiot projektu dotyczy obszaru badania i obrazowania w próżni lub poza nią, w otoczeniu atmosfery powietrza lub gazów roboczych pod dowolnym ciśnieniem (również nadciśnieniem), obiektów zbudowanych z materii w dowolnym stanie skupienia: gazowym, ciekłym, stałym lub mieszanym, w tym izolatorów, półprzewodników, przewodników i nadprzewodników, dielektryków, ferroelektryków, piezoelektryków, paraelektryków, związków i substancji chemicznych, materiałów magnetycznych: diamagnetyków, paramagnetyków, ferromagnetyków, ferrimagnetyków, antyferromagnetyków, kopalin, materii nieorganicznej i organicznej, nieożywionej i ożywionej, np. dowolnego materiału biologicznego, również in vivo w jego warunkach naturalnych lub otoczeniu gazów roboczych lub/i cieczy oraz procesów w tych obiektach zachodzących, np. fizycznych, chemicznych, fizykochemicznych, elektrochemicznych, elektrolitycznych, temperaturowych, magnetycznych, elektrycznych etc. w czasie rzeczywistym elektronami wtórnymi powstałymi w wyniku konwersji przenikającego przez obiekt promieniowania elektromagnetycznego, niespolaryzowanego lub spolaryzowanego liniowo lub spolaryzowanego kołowo/eliptyczne, np.: promieniowania synchrotronowego, promieniowania X, promieniowania laserowego, światła UV lub widzialnego, etc. Występujące w tytule przedmiotu przedsięwzięcia określenia: „foton” i „elektron” determinują jego przynależność jednocześnie do dwóch dziedzin technik mikroskopowych: optycznej i elektronowej. Pierwsza z nich ze względu na charakter oddziaływania fotonów promieniowania elektromagnetycznego z obserwowaną próbką ogranicza się w opisywanym tu przypadku do zagadnień optycznych bliskiego pola (poniżej limitu dyfrakcyjnego fotonów).  Natomiast w swej elektrooptycznej części przedmiot przedsięwzięcia odnosi się przede wszystkim do emisyjnych i transmisyjnych technik mikroskopowych obrazowania równoległego (tzw. „parallel imaging”) wykorzystujących zasadę katodowej soczewki obiektywu, zwanej też obiektywem immersyjnym. Zasada obrazowania optycznego w tzw. „bliskim polu” stosowana jest w technice skaningowej SNOM (Scanning Near-field Optical Microscope), w której źródło fotonów (zwężony koniec światłowodu) przesuwa się względem obiektu w odległości mniejszej niż długość fali, prowadząc do uzyskania rozdzielczości przekraczających limit dyfrakcyjny. W mikroskopii NOTEM konwersja fotonowego obrazu transmisyjnego na skorelowany z nim obraz elektronowy w płaszczyźnie obiektu elektrooptycznej katodowej soczewki obiektywu determinuje związek z dziedziną mikroskopii elektronowej: 1) transmisyjnej (TEM- Transmission Electron Microscope) i 2) emisyjnej (EEM- Emission Electron Microscope oraz PEEM- Photoemission Electron Microscope). Istota nowatorskiej koncepcji polega na połączeniu w fotonowo transmisyjnym mikroskopie elektronowym „NOTEM” (Near-field Optical Transmission Electron Microscope)  obrazowania optycznego realizowanego w reżimie bliskiego pola gwarantującego rozdzielczość lateralną <<50nm, (wielokrotnie przekraczającą limit dyfrakcyjny w klasycznej mikroskopii optycznej) oraz emisyjnej mikroskopii elektronowej opartej na katodowej soczewce obiektywu („cathode lens based microscopy”)

notem

poprzez konwersję fotonowego obrazu transmisyjnego (utworzonego przez promieniowanie elektromagnetyczne prześwietlające obiekt- np. 400 nm) na wysokorozdzielczy obraz elektronowy. Takie „hybrydowe”, unikalne połączenie zalet klasycznego mikroskopu optycznego (obiekt in vivo po stronie powietrza”) z mikroskopem elektronowym (wysokorozdzielcze obrazowanie elektronami „po stronie próżni”) pozwala na znaczne przekroczenie optycznego limitu dyfrakcyjnego i obserwacje w czasie rzeczywistym (a nie „post factum”) materii ożywionej w jej warunkach naturalnych z rozdzielczością mikroskopii elektronowej. Zaproponowana technika i posługująca się nią mikroskopia chroniona jest własnym, polskim i międzynarodowym zgłoszeniem patentowym. Przewidywana publikacja w Niemieckim Biuletynie Patentowym: sierpień/wrzesień 2016, natomiast US Patent pending: luty 2016 (priority date: luty 2015).

Dziedziny aplikacji nowatorskiej mikroskopii NOTEM obejmują swoim zasięgiem (szczególnie w kontekście „life science”) obszar części mikroskopii elektronowej (ok. 20% rynku) oraz całej mikroskopii optycznej (stanowiącej ok. 40% rynku mikroskopowego), co czyni proponowaną technikę atrakcyjną komercyjnie: globalna wartość rynku mikroskopowego w 2018 roku wzrośnie z obecnych czterech miliardów dolarów do ok. 5,5 miliarda: http://www.imaging-git.com/news/global-microscopes-market-us-54-billion-industry-forecast-2018