Name: A Machine-Vision Approach to Transmission Electron Microscopy Workflows, Results Analysis and Data Management (Video) | JoVE
Uploaded: 2023-06-23T14:25:00
Duration: 2 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Machine-Vision Approach to Transmission Electron Microscopy Workflows, Results Analysis and Data Management at JoVE.com

تم تنفيذ هذا العمل جزئيا في مرفق الأجهزة التحليلية (AIF) في جامعة ولاية كارولينا الشمالية ، والذي تدعمه ولاية كارولينا الشمالية والمؤسسة الوطنية للعلوم (رقم الجائزة ECCS-2025064). AIF هو عضو في شبكة تكنولوجيا النانو مثلث أبحاث ولاية كارولينا الشمالية (RTNN) ، وهو موقع في البنية التحتية الوطنية المنسقة لتكنولوجيا النانو (NNCI). يود المؤلفون أن يشكروا داميان ألويو ، مدير أبحاث CNRS في جامعة باريس سيتي ، على تقديم نتائج دراسة عتبة جرعة الزيوليت 200 كيلو فولت CFEG.

1. الطريقة 1: معايرة جرعة المجهر الإلكتروني النافذ لأوضاع التصوير TEM والمسح الضوئي TEM (STEM)
<ol><li>قم بتشغيل مقياس البيكوامتر واتركه يسخن لمدة لا تقل عن 30 دقيقة قبل بدء معايرة الجرعة. قم بتحميل حامل معايرة الجرعة في TEM وقم بتوصيل حامل المعايرة بمقياس picoammeter باستخدام كابل التوصيل السريع.</li>
	<li>باستخدام المجهر في وضع TEM ، افتح صمامات العمود وحدد موقع الفتحة الائتمانية 35 ميكرومتر على حامل الجرعة (الشكل 2). قم بتشغيل تطبيق برنامج MVS وحدد الجرعة (أتمتة المعايرة) من خيارات التجربة. ملاحظة: يتم حفظ موقع الثقب الائتماني بواسطة البرنامج بعد المعايرة الأولية ، مما يمكن البرنامج من تحديد موقعه تلقائيا لإجراء المعايرة المستقبلية.</li>
	<li>انقر فوق رمز الاتصال (الشكل 1 أ) وحدد المجهر لتنشيط الاتصال بين TEM وبرنامج MVS. بمجرد الاتصال ، ستكون الصور من الكاميرا / الكاشف مرئية في عارض الصور الخاص بالبرنامج. ملاحظة: ليس من الضروري تحسين ارتفاع eucentric ، وقد تبدو حافة الثقب الائتماني ضبابية بسبب سمك الطرف. هذا لن يؤثر على القياسات الحالية.</li>
	<li>انتقل إلى علامة التبويب الجرعة ثم إلى معايرة الجرعة. حدد عملية معايرة منطقة الجرعة ، واتبع مطالبات البرامج، وأدخل القيم المطلوبة القابلة للتكوين من قبل المستخدم (مثل إعدادات فتحة العدسة وأحادية اللون). بعد اكتمال معايرة منطقة الجرعة ، حدد عملية معايرة تيار الجرعة واتبع مطالبات البرنامج.</li>
	<li>كرر عملية المعايرة (الخطوة 1.4) لكل حجم بقعة أو فتحة عدسة أو إعداد أحادي اللون يمكن استخدامه أثناء التجربة.</li>
	<li>عند الانتهاء من عملية المعايرة لوضع TEM ، قم بمعايرة جرعة الإلكترون لوضع STEM بتكرار الخطوة 1.4. ملاحظة: لا يتطلب وضع STEM إجراء معايرة منطقة الجرعة .</li>
	<li>عند الانتهاء من جميع عمليات المعايرة المطلوبة ، انقر فوق إغلاق الجلسة ، وقم بإزالة حامل معايرة الجرعة ، وارجع إلى شاشة البدء لبرنامج MVS.</li>
</ol>2. الطريقة الثانية: تحديد عتبة الجرعة باستخدام MVS وبرنامج الجرعة
<ol><li>قم بتحميل شبكة TEM قياسية بعينة (تم استخدام جسيمات الزيوليت النانوية ZSM-5 المتاحة تجاريا في هذا المثال) في حامل TEM قياسي. أدخل الحامل في TEM وحدد منطقة الاهتمام (جسيمات الزيوليت النانوية البلورية).</li>
	<li>افتح تطبيق برنامج MVS وحدد أخرى. ملاحظة: يمكن إضافة معلومات إضافية حول العينة (مثل معرف العينة ووصفها واسم المشغل وملاحظات التجربة) إلى حقل المعلمات التجريبية.</li>
	<li>كرر الخطوة 1.3 للاتصال ببرنامج MVS وانتقل إلى علامة تبويب بيانات تعريف الصورة في واجهة برنامج MVS لتحديد بيانات التعريف التالية لتراكبها على دفق الصور الموضح في العرض المباشر: التكبير والجرعة القصوى ومعدل الجرعة. قد يتم تضمين بيانات وصفية أخرى إذا رغب المستخدم. يتم توفير لقطة شاشة لواجهة برنامج MVS توضح ضوابط إدارة الجرعة في الملف التكميلي 1.</li>
	<li>افتح علامة التبويب الجرعة وحدد إدارة الجرعة وتمكين مراقبة الجرعة لتنشيط التتبع الآلي لجرعة الإلكترون. حدد إظهار طبقة الجرعة لعرض تراكب لون الجرعة.</li>
	<li>اضبط قيم مستوى الجرعة العالية ومعدل الجرعة المرتفع واضغط على حفظ (في هذا المثال ، تم استخدام قيم 60000 e- / Å 2 و 500 e- / Å2 · s ، على التوالي).</li>
	<li>انتقل إلى علامة التبويب الإعدادات، وحدد الجرعة، واضبط قيم عتامة خريطة تنقل الجرعة وعتامة تراكب صورة الجرعة (في هذا المثال، تم استخدام قيم 0.50 و0.30، على التوالي).</li>
	<li>في نافذة Live Image Viewer ، قم بتنشيط تصحيح الانجراف بالنقر فوق تصحيح الانجراف.</li>
	<li>انتقل إلى علامة التبويب عرض البيانات وارسم قيم بيانات التعريف إلغاء التركيز وحاصل التركيز على المحور ص. ملاحظة: يمكن رسم أي من قيم البيانات الوصفية المتاحة في الوقت الفعلي أثناء التجربة من جدول عرض البيانات.</li>
	<li>قم بتنشيط مساعد التركيز، ثم حدد معايرة التركيز البؤري لتشغيل معايرة مساعد التركيز البؤري التلقائي. بمجرد اكتمال روتين معايرة التركيز ، أغلق علامة التبويب طريقة عرض البيانات .</li>
	<li>افتح علامة التبويب تحليل الصور في برنامج MVS وقم بتنشيط خيارات Live FFT و Quadrants 1 و 2 .</li>
	<li>باستخدام عناصر التحكم في برنامج المجهر ، اضبط ظروف الحزمة بحيث يكون تدفق الإلكترون ~ 500 e- / Å2 · s. والانتقال إلى منطقة جديدة في العينة وتوسيط عينة عائد الاستثمار في العرض المباشر لبرنامج MVS. ملاحظة: عند القيام بحركات مرحلة كبيرة، سيتم إلغاء تنشيط التحكم في الانحراف ومساعد التركيز البؤري تلقائيا، ويجب إعادة تعشيقهما بمجرد تحديد عائد الاستثمار الجديد.</li>
	<li>قم بتدوين شروط الجرعة في البرنامج باستخدام وظيفة Tag . قم بتمييز رمز العلامة وأدخل النص المطلوب للإشارة إلى سلسلة معينة من الصور داخل المخطط الزمني. سيتم تمييز الصور بهذا النص حتى يتم إلغاء تحديد أيقونة العلامة .</li>
	<li>حافظ على معدل جرعة ثابت مع التصوير المستمر لنفس عائد الاستثمار حتى تختفي القمم المقابلة للبنية الذرية في مخطط FFT.</li>
	<li>قم بتقليل التكبير، وافتح علامة التبويب إدارة الجرعة ، وقم بتنشيط إظهار طبقة الجرعة لتراكب خريطة جرعة مرمزة بالألوان. ملاحظة: توفر هذه الميزة مرجعا مرئيا لمناطق العينة التي تعرضت لحزمة الإلكترونات والتعرض للجرعة النسبية. سيشير تمييز هذه المناطق في الصور الفردية باستخدام المؤشر إلى قيم الجرعة الخاصة بكل منها.</li>
	<li>افصل الجلسة وقم بإنهائها عن طريق إلغاء تحديد اتصال، ثم حدد إغلاق الجلسة. احفظ نسخة من بيانات الجلسة إلى مصدر خارجي لمنع الكتابة فوق البيانات المحفوظة في برنامج MVS أثناء التجارب اللاحقة (الملف التكميلي 2).</li>
</ol>3. الطريقة الثالثة: البيانات الوصفية وتحليل الاتجاهات وتصدير البيانات باستخدام برنامج التحليل
<ol><li>قم بتشغيل برنامج التحليل (البرنامج غير المتصل بالإنترنت لعرض مجموعات البيانات المتزامنة بالكامل) وافتح ملف جلسة التجربة عن طريق تحديده من مكتبة الملفات. ملاحظة: يمكن للمستخدمين أيضا الوصول إلى برنامج التحليل من خلال رمز جلسة المراجعة في برنامج MVS أثناء التجربة.</li>
	<li>اعرض الصور المصححة للانحراف عن طريق تنشيط علامة تبويب DC أسفل منفذ عرض الصورة وحدد تراكبات البيانات المطلوبة عن طريق تحديد مربعات بيانات التراكب الخاصة بها في علامة تبويب بيانات تعريف الصورة (في هذا المثال تم استخدام المجهر والتاريخ / الوقت ومعدل الجرعة والجرعة القصوى والتكبير). قد يتم رسم البيانات الوصفية الأخرى حسب رغبة المستخدم.</li>
	<li>حدد مربع المخطط الزمني للجرعة القصوى ومعدل الجرعة لإضافة مخطط رسومي لهذه القيم إلى المخطط الزمني. قم بتمييز أو التمرير خلال هذه المخططات الرسومية لتحديث الصورة المعروضة في إطار العرض. يمكنك الوصول إلى مجموعة متنوعة من الأدوات من خلال علامات التبويب الملاحظات وتحليل الصور ومربع الأدوات وعرض البيانات.<ol><li>قم بالوصول إلى FFT لكل صورة من خلال علامة التبويب تحليل الصور وانقر فوق Live FFT لتحديث FFT أثناء التمرير عبر الصور.</li>
		<li>استخدم تلاشي قمم FFT لتحديد النقطة الزمنية التي تفقد فيها بنية الزيوليت التبلور. سجل قيمة الجرعة القصوى المسجلة مع تلك الصورة.</li>
	</ol></li>
	<li>استخدم خيار التصفية لتصفية مجموعات البيانات الكبيرة بسهولة إلى مجموعات بيانات أصغر قابلة للمشاركة دون فقد بيانات التعريف المرتبطة بها. افتح لوحة المرشح واضبط أشرطة التمرير بحيث يتم تحديد البيانات ذات معدل الجرعة الذي يساوي أو يزيد عن ~ 500 e- / Å2 · s فقط ، واحفظ المجموعة الجديدة باستخدام الاسم دراسة عتبة الجرعة. ملاحظة: يمكن تطبيق عوامل التصفية على أي من أنواع البيانات الوصفية المرتبطة.</li>
	<li>قم بتصدير الصور والبيانات الأولية من الجلسة إلى أنواع ملفات أخرى غنية بأشرطة القياس وتراكبات البيانات الأولية.<ol><li>قم بتمييز المجموعة في جزء المكتبة وحدد نشر بالنقر بزر الماوس الأيمن فوق التحديد. من نافذة النشر ، حدد الخيارات المطلوبة لتصدير نوع الملف.</li>
		<li>حدد علامة تبويب البيانات المصححة للانحراف وقم بتطبيق تراكبات أي بيانات وصفية مطلوبة و FFT (ضع تراكب FFT حسب الرغبة ؛ يتم عرض أمثلة للصور المصدرة باستخدام FFT في الشكل 3).</li>
	</ol></li>
	<li>قم بتصدير سلسلة الصور كملف فيلم باستخدام نفس خيار النشر . حدد الصور عن طريق تمييزها في المخطط الزمني ، باستخدام خيارات التصفية أو تصدير ملف قاعدة البيانات الكامل. حدد تنسيق الفيلم المطلوب ومعدل الإطارات وموقع الملف. ويرد في الملف التكميلي 3 فيلم لتجربة تحلل الزيوليت التي تم الحصول عليها باستخدام TEM بجهد 200 كيلوفولت.</li>
	<li>قم بتصدير البيانات الوصفية بشكل منفصل عن الصور التي تم الحصول عليها كملف CSV عن طريق تحديد خيار البيانات الوصفية (CSV) أثناء النشر. ملاحظة: يتم تصدير الصور الأولية والصور المصححة للانحراف كملفات CSV منفصلة (الملف التكميلي 4 والملف التكميلي 5).</li>
</ol>4. الطريقة 4: دراسة التسخين في الموقع للذهب على جسيمات أكسيد الحديد النانوية
<ol><li>قم بإرسال محفز نانوي (Au / FeOx) معلق في الإيثانول على شريحة E-chip لسخان في الموقع ، ودعم عينة ميكو كهروميكانيكية (MEM) ، واتركه يجف في الهواء. قم بتركيب العينة في حامل التسخين في الموقع ، وأدخل الحامل مع العينة في TEM ، وقم بتوصيل الحامل بمصدر الطاقة باستخدام الكبل المرفق. حدد موقع نموذج عائد الاستثمار باستخدام عناصر تحكم TEM. ملاحظة: استخدمت هذه التجربة حامل تسخين مدمج تماما مع برنامج MVS ، مما يتيح تضمين البيانات الوصفية لدرجة الحرارة مع الصور.</li>
	<li>حدد خيار سير العمل المناسب من برنامج MVS (في هذا المثال ، تم استخدام Fusion Workflow ، ولكن يمكن استخدام حوامل التدفئة الخاصة بالشركة المصنعة الأخرى عن طريق تحديد أخرى).</li>
	<li>اتبع مطالبات سير العمل لتأكيد التوصيل الكهربائي بين الحامل وشريحة التسخين الإلكترونية عن طريق تحميل ملف المعايرة وإجراء فحص الجهاز. </li>
	<li>قم بتوصيل المجهر ببرنامج MVS ، كما هو موضح سابقا في الخطوات 2.3-2.10 (في هذا المثال ، تم تحديد قيم البيانات الوصفية لمعدل الجرعة ، والجرعة القصوى ، وارتباط المطابقة ، ومعدل الانجراف ، ودرجة حرارة القناة A) ، وقم بتوسيط نموذج عائد الاستثمار في مجال الرؤية.</li>
	<li>افتح علامة التبويب Fusion AX وقم بإعداد درجة حرارة وتطبيقها.</li>
	<li>انقر فوق الزر Channel A Setup للوصول إلى إعدادات التحكم في درجة الحرارة. حدد وظيفة درجة الحرارة ووضع التحكم اليدوي .</li>
	<li>انقر فوق الزر تجربة للوصول إلى عناصر التحكم التجريبية. اضبط معدل المنحدر على 10 °C / s والهدف على 600 °C. انقر فوق تطبيق لبدء التجربة. ملاحظة: يمكن إيقاف التجربة مؤقتا أو إيقافها في أي وقت باستخدام أزرار الوصول السريع في الركن الأيمن السفلي من برنامج MVS ، دون فتح علامة التبويب Fusion AX .</li>
	<li>بعد الوصول إلى درجة الحرارة المحددة البالغة 600 درجة مئوية ، افتح علامة التبويب Fusion AX وحدد تجربة. قم بتغيير معدل المنحدر إلى 2 درجة مئوية والهدف إلى 800 درجة مئوية. انقر فوق تطبيق لبدء التجربة. ملاحظة: يعتمد إجراء تطبيق منحدر التدفئة على نظام التدفئة في الموقع المستخدم. تنطبق الخطوات الموضحة أعلاه لتطبيق منحدر درجة الحرارة على النظام المستخدم في هذا المثال.</li>
	<li>سلط الضوء على أي أحداث أو نقاط اهتمام أثناء التجربة باستخدام ميزة وضع العلامات، كما هو موضح في الخطوة 2.10. استمر في تصوير العينة واضبط ملف تعريف درجة الحرارة حسب الرغبة. عند الانتهاء ، انقر فوق إنهاء الجلسة واحفظ ملف البيانات باستخدام برنامج التحليل (يتم توفير جزء من ملف قاعدة البيانات الذي تمت مناقشته في النتائج التمثيلية كملف تكميلي 6).</li>
	<li>افتح برنامج التحليل لمراجعة الجلسة. ارسم درجة الحرارة وعامل تحويل القالب ومعدل الجرعة والجرعة التراكمية في المخطط الزمني. قم بتصدير الصور والأفلام حسب الرغبة باستخدام الخطوات الموضحة في الخطوتين 3.6 و 3.7. يمكن تصدير الصور والأفلام مع أو بدون تراكبات خريطة الجرعة (الشكل 4).</li>
</ol>

TEM Workflows, Results Analysis, and Data Management Using a Machine-Vision Approach

<ol>
	<li>Thomas, J. M., Leary, R. K., Eggeman, A. S., Midgley, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rapidly+changing+face+of+electron+microscopy.">The rapidly changing face of electron microscopy.</a> Chemical Physics Letters. 631, 103-113 (2015).</li><li>Spurgeon, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+data-driven+next-generation+transmission+electron+microscopy.">Towards data-driven next-generation transmission electron microscopy.</a> Nature Materials. 20 (3), 274-279 (2021).</li><li>Gai, P. L., Boyes, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+visualisation+and+analysis+of+dynamic+single+atom+processes+in+heterogeneous+catalysts.">In situ visualisation and analysis of dynamic single atom processes in heterogeneous catalysts.</a> Journal of Materials Chemistry A. 10 (11), 5850-5862 (2022).</li><li>Zheng, H., Lu, X., He, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+transmission+electron+microscopy+and+artificial+intelligence+enabled+data+analytics+for+energy+materials.">In situ transmission electron microscopy and artificial intelligence enabled data analytics for energy materials.</a> Journal of Energy Chemistry. 68, 454-493 (2022).</li><li>Tops&#248;e, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developments+in+operando+studies+and+in+situ+characterization+of+heterogeneous+catalysts.">Developments in operando studies and in situ characterization of heterogeneous catalysts.</a> Journal of Catalysis. 216 (1), 155-164 (2003).</li><li>Wilkinson, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+FAIR+Guiding+Principles+for+scientific+data+management+and+stewardship.">The FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship.</a> Scientific Data. 3 (1), 160018 (2016).</li><li>FAIR Principles. Go Fair Available from: <a target="_blank" href="https://www.go-fair.org/fair-principles/">https://www.go-fair.org/fair-principles/</a> (2023)</li><li>Draxl, C., Scheffler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NOMAD:+The+FAIR+concept+for+big+data-driven+materials+science.">NOMAD: The FAIR concept for big data-driven materials science.</a> MRS Bulletin. 43 (9), 676-682 (2018).</li><li>Kelly, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-EM+goes+viral-visualizing+structure+and+dynamics.">Liquid-EM goes viral-visualizing structure and dynamics.</a> Current Opinion in Structural Biology. 75, 102426 (2022).</li><li>AXON Studio Software Download. Protochips, Inc Available from: <a target="_blank" href="https://success.protochips.com/s/?language=en_US">https://success.protochips.com/s/?language=en_US</a> (2023)</li><li>Egerton, R. F., Li, P., Malac, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+damage+in+the+TEM+and+SEM.">Radiation damage in the TEM and SEM.</a> Micron. 35 (6), 399-409 (2004).</li><li>Grubb, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+damage+and+electron+microscopy+of+organic+polymers.">Radiation damage and electron microscopy of organic polymers.</a> Journal of Materials Science. 9 (10), 1715-1736 (1974).</li><li>Buban, J. P., Ramasse, Q., Gipson, B., Browning, N. D., Stahlberg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+low-dose+scanning+transmission+electron+microscopy.">High-resolution low-dose scanning transmission electron microscopy.</a> Journal of Electron Microscopy. 59 (2), 103-112 (2010).</li><li>Chen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+beam-sensitive+materials+by+electron+microscopy.">Imaging beam-sensitive materials by electron microscopy.</a> Advanced Materials. 32 (16), 1907619 (2020).</li><li>Krause, F. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+measurement+of+the+electron+beam+current+in+a+TEM.">Precise measurement of the electron beam current in a TEM.</a> Ultramicroscopy. 223, 113221 (2021).</li><li>&#379;ak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guide+to+controlling+the+electron+dose+to+improve+low-dose+imaging+of+sensitive+samples.">Guide to controlling the electron dose to improve low-dose imaging of sensitive samples.</a> Micron. 145, 103058 (2021).</li><li>Damiano, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AXON+dose:+A+solution+for+measuring+and+managing+electron+dose+in+the+TEM.">AXON dose: A solution for measuring and managing electron dose in the TEM.</a> Microscopy Today. 30 (4), 22-25 (2022).</li><li>Allard, L. F., Flytzani-Stephanopoulos, M., Overbury, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior+of+Au+species+in+Au/Fe2O3+catalysts+characterized+by+novel+in+situ+heating+techniques+and+aberration-corrected+STEM+imaging.">Behavior of Au species in Au/Fe2O3 catalysts characterized by novel in situ heating techniques and aberration-corrected STEM imaging.</a> Microscopy and Microanalysis. 16 (4), 375-385 (2010).</li><li>Sze, C., Gulari, E., Demczyk, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+coprecipitated+gold-iron+oxide+catalyst+materials.">Structure of coprecipitated gold-iron oxide catalyst materials.</a> Materials Letters. 36 (1-4), 11-16 (1998).</li><li>DiCecco, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advancing+high-resolution+imaging+of+virus+assemblies+in+liquid+and+ice.">Advancing high-resolution imaging of virus assemblies in liquid and ice.</a> Journal of Visualized Experiments. (185), e63856 (2022).</li><li>Dukes, M. J., Gilmore, B. L., Tanner, J. R., McDonald, S. M., Kelly, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+TEM+of+biological+assemblies+in+liquid.">In situ TEM of biological assemblies in liquid.</a> Journal of Visualized Experiments. (82), e50936 (2013).</li><li>Scheutz, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+thermoresponsive+polymerization-induced+self-assembly+with+variable-temperature+liquid-cell+transmission+electron+microscopy.">Probing thermoresponsive polymerization-induced self-assembly with variable-temperature liquid-cell transmission electron microscopy.</a> Matter. 4 (2), 722-736 (2020).</li><li>Howe, J. Y., Allard, L. F., Bigelow, W. C., Demers, H., Overbury, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+catalyst+behavior+during+in+situ+heating+through+simultaneous+secondary+and+transmitted+electron+imaging.">Understanding catalyst behavior during in situ heating through simultaneous secondary and transmitted electron imaging.</a> Nanoscale Research Letters. 9 (1), 614 (2014).</li><li>Egerton, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+radiation+damage+in+beam-sensitive+specimens,+for+TEM+accelerating+voltages+between+10+and+300+kV.">Mechanisms of radiation damage in beam-sensitive specimens, for TEM accelerating voltages between 10 and 300 kV.</a> Microscopy Research and Technique. 75 (11), 1550-1556 (2012).</li><li>Yoshida, K., Sasaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+accelerating+voltage+for+HRTEM+imaging+of+zeolite.">Optimal accelerating voltage for HRTEM imaging of zeolite.</a> Microscopy. 62 (3), 369-375 (2013).</li><li>Yoshida, K., Sasaki, Y., Kurata, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+imaging+of+zeolite+with+aberration-corrected+transmission+electron+microscopy.">High-resolution imaging of zeolite with aberration-corrected transmission electron microscopy.</a> AIP Advances. 3 (4), 042113 (2013).</li><li>Lee, J., Nicholls, D., Browning, N. D., Mehdi, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+radiolysis+chemistry+on+the+nanoscale+in+liquid+cell+scanning+transmission+electron+microscopy.">Controlling radiolysis chemistry on the nanoscale in liquid cell scanning transmission electron microscopy.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 23 (33), 17766-17773 (2021).</li><li>Schneider, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-water+interactions+and+implications+for+liquid+cell+electron+microscopy.">Electron-water interactions and implications for liquid cell electron microscopy.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118 (38), 22373-22382 (2014).</li><li>Fritsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiolysis-driven+evolution+of+gold+nanostructures+-+model+verification+by+scale+bridging+in+situ+liquid-phase+transmission+electron+microscopy+and+x-ray+diffraction.">Radiolysis-driven evolution of gold nanostructures - model verification by scale bridging in situ liquid-phase transmission electron microscopy and x-ray diffraction.</a> Advanced Science. 9 (25), e2202803 (2022).</li><li>Alloyeau, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unravelling+kinetic+and+thermodynamic+effects+on+the+growth+of+gold+nanoplates+by+liquid+transmission+electron+microscopy.">Unravelling kinetic and thermodynamic effects on the growth of gold nanoplates by liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Letters. 15 (4), 2574-2581 (2015).</li><li>Ahmad, N., Le Bouar, Y., Ricolleau, C., Alloyeau, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+dendritic+nanostructures+by+liquid-cell+transmission+electron+microscopy:+a+reflection+of+the+electron-irradiation+history.">Growth of dendritic nanostructures by liquid-cell transmission electron microscopy: a reflection of the electron-irradiation history.</a> Advanced Structural and Chemical Imaging. 2 (1), 9 (2016).</li><li>Zhang, Y., Keller, D., Rossell, M. D., Erni, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+Au+nanoparticles+in+liquid+cell+transmission+electron+microscopy:+From+a+systematic+study+to+engineered+nanostructures.">Formation of Au nanoparticles in liquid cell transmission electron microscopy: From a systematic study to engineered nanostructures.</a> Chemistry of Materials. 29 (24), 10518-10525 (2017).</li></ol>

جميع المؤلفين هم موظفون في شركة Protochips، Inc.

استفادت المجاهر الإلكترونية الناقلة (TEMs) وقدراتها بشكل كبير من التقدم في الكاميرات وأجهزة الكشف وحاملي العينات وتقنيات الحوسبة. ومع ذلك ، فإن هذه التطورات تعوقها تدفقات البيانات غير المتصلة ، وقيود التشغيل البشري ، وتحليل البيانات المرهق 1,2. علاوة على ذلك ، تقوم التجارب في الموقع والتشغيل بتكييف TEMs في مختبرات نانوية في الوقت الفعلي ، مما يتيح دراسة العينات في البيئات الغازية أو السائلة مع تطبيق مجموعة من المحفزاتالخارجية 3،4،5 في نفس الوقت. ولم يؤد اعتماد تدفقات العمل المعقدة هذه إلا إلى تضخيم هذه القيود، والزيادة الناتجة في حجم وتعقيد تدفقات البيانات هذه هي مجال يثير قلقا متزايدا. وبالتالي ، هناك تركيز متزايد على استخدام قابلية الآلة للعمل للعثور على البيانات والوصول إليها وتشغيلها وإعادة استخدامها ، وهي ممارسة تعرف باسم مبادئ FAIR6. حظي نشر بيانات البحث وفقا لمفهوم مبادئ FAIR باهتمام إيجابي من الوكالات الحكومية في جميع أنحاء العالم 7,8 ، ويعد تطبيق مبادئ FAIR باستخدام برامج الرؤية الآلية خطوة أساسية في اعتمادها.
تم تطوير منصة برمجية لمزامنة الرؤية الآلية (MVS) استجابة لنقاط الألم المحددة المتأصلة في إجراء وتحليل تجارب TEM المعقدة والثقيلة البيانات الوصفية (خاصة في الموقع وتجارب التشغيل)9. بمجرد تثبيته على TEM ، يقوم برنامج MVS بالاتصال والتكامل والتواصل مع عمود المجهر وأجهزة الكشف والأنظمة المدمجة في الموقع . وهذا يمكنها من جمع الصور باستمرار ومواءمة تلك الصور مع البيانات الوصفية التجريبية الخاصة بها ، وتشكيل قاعدة بيانات شاملة قابلة للبحث ، وجدول زمني للتجربة من البداية إلى النهاية (الشكل 1). يسمح هذا الاتصال لبرنامج MVS بتطبيق الخوارزميات التي تتعقب بذكاء منطقة الاهتمام (ROI) وتستقرها ، حتى عندما تخضع العينات لتغييرات مورفولوجية. يطبق البرنامج تعديلات على المرحلة والشعاع والتصحيحات الرقمية حسب الضرورة لتحقيق الاستقرار في عائد الاستثمار من خلال وظائف التحكم في الانجراف ومساعدة التركيز . بالإضافة إلى إثراء الصور بالبيانات الوصفية الأولية المنتجة من الأنظمة التجريبية المختلفة ، يمكن للبرنامج إنتاج بيانات وصفية حسابية جديدة باستخدام خوارزميات تحليل الصور لحساب المتغيرات بين الصور ، مما يسمح له بالتصحيح التلقائي لانحراف العينة أو التغييرات في التركيز.
يتم تنظيم صور TEM والبيانات الوصفية المرتبطة بها التي تم جمعها من خلال برنامج MVS كجدول زمني تجريبي يمكن لأي شخص فتحه وعرضه عبر الإصدار المجاني غير المتصل بالإنترنت من برنامج التحليل ، Studio (المشار إليه فيما يلي باسم برنامج التحليل)10. أثناء التجربة ، يقوم برنامج MVS بمزامنة وتسجيل ثلاثة أنواع من الصور من كاميرا المجهر أو كاشفه ، والتي يتم عرضها في الجزء العلوي من المخطط الزمني أسفل عارض الصور: اكتساب واحد (صور اقتناء فردية فردية تم الحصول عليها مباشرة من برنامج TEM) ، خام (صور من البث المباشر للكاشف / الكاميرا التي لم يتم تطبيق أي تصحيحات انجراف رقمية ؛ ربما تم تصحيح هذه الصور فعليا عبر حركة المرحلة أو إزاحة الشعاع) ، وتصحيح الانجراف (الصور من البث المباشر للكاشف / الكاميرا التي تم انحرافها رقميا). يمكن تنقيح البيانات التي يتم جمعها أثناء تجربة أو جلسة إلى أقسام أصغر أو مقتطفات من البيانات ، تعرف باسم المجموعات ، دون فقدان البيانات الوصفية المضمنة. من برنامج التحليل ، يمكن تصدير الصور ومكدسات الصور والبيانات الوصفية مباشرة إلى مجموعة متنوعة من الصور مفتوحة التنسيق وأنواع جداول البيانات للتحليل باستخدام أدوات وبرامج أخرى.
كما يسمح إطار التحكم المجهري والتثبيت وتكامل البيانات الوصفية الذي تم تمكينه بواسطة برنامج MVS بتنفيذ برامج أو وحدات إضافية لرؤية الماكينة ، مصممة لتخفيف القيود في سير عمل TEM الحالي. واحدة من الوحدات الأولى التي تم تطويرها للاستفادة من منصة التزامن هذه هي معايرة جرعة الإلكترون والتتبع المكاني للمناطق المعرضة للحزمة داخل العينة. تتشكل جميع صور TEM من التفاعل بين العينة وحزمة الإلكترون. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي هذه التفاعلات أيضا إلى تأثيرات سلبية لا مفر منها على العينة ، مثل التحلل الإشعاعي والضرر غير المباشر 11,12 ، وتتطلب توازنا دقيقا بين تطبيق جرعة إلكترون عالية بما يكفي لتوليد الصورة وتقليل تلف الحزمة الناتج 13,14.
على الرغم من أن العديد من المستخدمين يعتمدون على قياسات تيار الشاشة لتقدير جرعة الإلكترون ، فقد ثبت أن هذه الطريقة تقلل على نطاق واسع من تيار الحزمة الفعلي15. يمكن الحصول على قيم الجرعة النوعية عبر تيار الشاشة على نفس المجهر بنفس الإعدادات ، ولكن إعادة إنتاج ظروف الجرعة هذه باستخدام مجاهر أو إعدادات مختلفة أمر شخصي للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب أي تعديلات لمعلمات التصوير يقوم بها المستخدم أثناء التجربة ، مثل حجم البقعة أو الفتحة أو التكبير أو الشدة ، قياسا منفصلا لتيار الشاشة لحساب الجرعة الناتجة. يجب على المستخدمين إما الحد بدقة من ظروف التصوير المستخدمة أثناء تجربة معينة أو قياس وتسجيل كل حالة عدسة مستخدمة بدقة ، مما يعقد التجربة ويمددها بشكل كبير إلى ما هو أبعد مما هو ممكن للتشغيل العادي للمجهر16,17.
الجرعة ، المشار إليها باسم برنامج الجرعة لهذا البروتوكول ، هي وحدة برمجية لمعايرة الجرعة تستخدم حامل معايرة مخصص مصمم لتمكين قياسات التيار الآلي. تم دمج كوب فاراداي ، المعيار الذهبي لمعايرة تيار الحزمة الدقيقة15 ، في طرف حامل المعايرة. يقوم برنامج MVS بإجراء سلسلة من معايرات تيار الحزمة ومنطقة الحزمة لكل حالة عدسة ويقوم بتضمين هذه القيم على الصور على مستوى البكسل.
في مقالة الفيديو هذه ، يتم تقديم بروتوكولات برامج MVS المصممة لتحسين جميع مجالات سير عمل TEM باستخدام عينات تمثيلية من المواد النانوية. يتم استخدام عينة جسيمات الزيوليت النانوية الحساسةللحزمة 14 لتوضيح سير عمل المعايرة وإدارة الجرعة. نقوم بإجراء تجربة تسخين تمثيلية في الموقع باستخدام عينة Au / FeOx nanocatalyst18,19 التي تخضع لتغيرات مورفولوجية كبيرة عند تسخينها. تسلط هذه التجربة في الموقع الضوء على خوارزميات تثبيت البرنامج وقدرته على جمع تدفقات متعددة من البيانات الوصفية ، وهو تحد متأصل للدراسات في الموقع والتشغيل. على الرغم من عدم وصفها في البروتوكول ، نظرا لحساسية جرعة الإلكترون الفريدة ، فإننا نناقش أمثلة تمثيلية لفائدة البرنامج لدراسات EM السائلة (البروتوكولات التي تم الإبلاغ عنها سابقا في الأدبيات20،21،22) ، وكيف يمكن تطبيق هذه التقنيات لتحسين فهم تأثير الجرعة على تجارب EM السائلة. أخيرا ، نوضح كيف يتم تبسيط تحليل البيانات باستخدام برنامج التحليل دون اتصال بالإنترنت لتصور مجموعة متنوعة من ملفات الصور والفيديو والبيانات وتصفيتها وتصديرها إلى تنسيقات أخرى يمكن الوصول إليها.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65446/65446fig01.jpg"> الشكل 1: أمثلة على واجهة المستخدم ل MVS وبرامج التحليل. (أ) جزء عرض صورة برنامج المزامنة ولوحة التحكم. يتم إنشاء اتصال بين TEM وبرنامج المزامنة عن طريق تنشيط زر الاتصال ، الذي يتدفق الصور والبيانات الوصفية من المجهر إلى برنامج المزامنة. من عارض الصور، يمكن للمشغل إجراء مجموعة متنوعة من العمليات بمساعدة رؤية الماكينة، مثل تصحيح الانجراف ومساعد التركيز البؤري. كما يوفر القدرة على تطبيق صور العلامات وجلسة المراجعة دون تعطيل جمع البيانات. (B) لقطة شاشة لبرنامج تحليل الصور تبرز موقع منفذ عرض الصورة والمخطط الزمني ولوحة البيانات الوصفية والتحليل. يمكن الوصول إلى برنامج التحليل في أي وقت أثناء التجربة لمراجعة الصور التي تم الحصول عليها حتى تلك النقطة الزمنية باستخدام زر جلسة المراجعة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65446/65446fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ARM200F CFEG</td>
			<td>JEOL</td>
			<td></td>
			<td>Transmission Electron Microscope (200 kV)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AXON DOSE Calibration Holder</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>AXA-FC-TFS</td>
			<td>Dose calibration and management hardware package for ThermoFisher ScientificTEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AXON DOSE Software:&#160; Version 10.6.5.3</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>AX-MOD-DOSE-01-1YR</td>
			<td>Dose calibration and management software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AXON Studio Software: Version 10.6.5.3</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>No Part Number. 
			Available to download at&#160; success.protochips.com</td>
			<td>Offline analysis software for AXON datasets.&#160; A free copy of the AXON Studio software is available for down load at:&#160; success.protochips.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AXON Synchronicity Core</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>AXON-CORE</td>
			<td>Hardware component of the synchronization software.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AXON Synchronicity Software:&#160; Version 10.6.5.3</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>AX-MOD-SYNCPRO-01-1YR</td>
			<td>Synchronization software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fusion In-Situ Heating E-chip</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>E-FHDC-VO-10</td>
			<td>Sample Support E-chip with carbon film.&#160; Used with in situ heating system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fusion Select In Situ Heating System</td>
			<td>Protochips, Inc.</td>
			<td>FFAD-6200-EXP</td>
			<td>In-situ MEMs heating system for ThermoFisher Scientific TEM.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold(III) chloride (50% gold basis) hydrate 50790</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>27988-77-8</td>
			<td>Used to prepare Au/FeOx nanocatalyst.&#160; Coprecipitation synthesis procedure followed in C. Sze et al. Materials Letters. 36 (1&#8211;4), 11&#8211;16 (1998)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron (III) Oxide 310050 (Fe2O3)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1309-37-1</td>
			<td>Used to prepare Au/FeOx nanocatalyst.&#160; Coprecipitation synthesis procedure followed in C. Sze et al. Materials Letters. 36 (1&#8211;4), 11&#8211;16 (1998)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titan ChemiSTEM</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Transmission Electron Microscope (300 kV)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeolite ZSM-5</td>
			<td>Zeolyst</td>
			<td>CBV 8014</td>
			<td>&#160;Nanocatalyst sample:&#160; 80 SiO2/Al2O3 Mole Ratio</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a machine-vision approach to transmission electron microscopy workflows, results analysis and data management

يتيح المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) للمستخدمين دراسة المواد على نطاقها الذري الأساسي. تولد التجارب المعقدة بشكل روتيني آلاف الصور مع العديد من المعلمات التي تتطلب تحليلا معقدا ويستغرق وقتا طويلا. AXON synchronicity هو حل برمجي لمزامنة الرؤية الآلية (MVS) مصمم لمعالجة نقاط الألم المتأصلة في دراسات TEM. بمجرد تثبيته على المجهر ، فإنه يتيح المزامنة المستمرة للصور والبيانات الوصفية التي تم إنشاؤها بواسطة المجهر والكاشف والأنظمة في الموقع أثناء التجربة. يتيح هذا الاتصال تطبيق خوارزميات الرؤية الآلية التي تطبق مجموعة من التصحيحات المكانية والشعاعية والرقمية لتوسيط وتتبع منطقة الاهتمام داخل مجال الرؤية وتوفير تثبيت فوري للصورة. بالإضافة إلى التحسن الكبير في الدقة الذي يوفره هذا التثبيت ، فإن مزامنة البيانات الفوقية تمكن من تطبيق خوارزميات التحليل الحسابي وتحليل الصور التي تحسب المتغيرات بين الصور. يمكن استخدام هذه البيانات الوصفية المحسوبة لتحليل الاتجاهات أو تحديد مجالات الاهتمام الرئيسية داخل مجموعة البيانات ، مما يؤدي إلى رؤى جديدة وتطوير قدرات رؤية آلية أكثر تطورا في المستقبل. إحدى هذه الوحدات التي تعتمد على هذه البيانات الوصفية المحسوبة هي معايرة الجرعة وإدارتها. توفر وحدة الجرعة أحدث المعايرة والتتبع والإدارة لكل من تدفق الإلكترون (e- / Å 2 · s-1) والجرعة التراكمية (e- / Å2) التي يتم تسليمها إلى مناطق محددة من العينة على أساس كل بكسل على حدة. يتيح ذلك نظرة عامة شاملة على التفاعل بين حزمة الإلكترونات والعينة. يتم تبسيط تحليل التجربة من خلال برنامج تحليل مخصص يتم فيه تصور مجموعات البيانات التي تتكون من الصور والبيانات الوصفية المقابلة بسهولة وفرزها وتصفيتها وتصديرها. تعمل هذه الأدوات مجتمعة على تسهيل التعاون الفعال والتحليل التجريبي ، وتشجيع استخراج البيانات وتعزيز تجربة الفحص المجهري.

A Machine-Vision Approach to Transmission Electron Microscopy Workflows, Results Analysis and Data Management

Watch this Scientific Journal Video about A Machine-Vision Approach to Transmission Electron Microscopy Workflows, Results Analysis and Data Management at JoVE.com

A Machine-Vision Approach to Transmission Electron Microscopy Workflows, Results Analysis and Data Management (Video) | JoVE 

هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام برنامج الرؤية الآلية لتثبيت العمليات الديناميكية أثناء تصوير TEM ، مع فهرسة تدفقات متعددة من البيانات الوصفية لكل صورة في جدول زمني قابل للملاحة. نوضح كيف تتيح هذه المنصة المعايرة الآلية ورسم خرائط لجرعة الإلكترون على مدار التجربة.

نهج رؤية الآلة لسير عمل المجهر الإلكتروني النافذ وتحليل النتائج وإدارة البيانات

Transmission electron microscopy (TEM) enables users to study materials at their fundamental, atomic scale. Complex experiments routinely generate ...

تم تطوير هذه التقنية لجعل دراسات TEM عالية الأداء في متناول المستخدمين من جميع مستويات المهارة. علاوة على ذلك ، تتطلب التطورات العلمية جهودا تعاونية من العديد من الباحثين ، لذا فإن وجود منصة فعالة لمشاركة وتحليل مجموعات البيانات الكبيرة والمعقدة أمر ضروري لنجاح الأبحاث وتحول الدراسات في الموقع TEM إلى مختبر نانوي في الوقت الفعلي ، مما يسمح للباحثين باستكشاف العمليات الديناميكية على نطاق النانو التي تتحكم في خصائص نمو المواد. أحد أكبر التحديات التي تواجه دراسات TEM في الموقع هو عزل تأثيرات تشعيع الحزمة عن السلوك الجوهري للعينة.يعد القياس الدقيق لجرعة الإلكترون وتتبعها أمرا ضروريا ، ولكن بدون برنامج إدارة الجرعة ، يمكن للمرء فقط قياس معدل جرعة الإلكترون بدلا من الجرعة الإجمالية أو الحرجة تولد تدفقات عمل TEM المعقدة مجموعات بيانات كبيرة يجب محاذاتها يدويا وفهرستها مع الصور الخاصة بها. في هذه العملية التي تستغرق وقتا طويلا ، قد تفقد المعلومات الأساسية ، مثل التعديلات على ظروف التصوير أو بيئة العينات ، مما يعقد التحليل وقابلية التكاثر. لقد طورنا سير عمل للرؤية الآلية لجمع وفهرسة الصور والبيانات الوصفية التي تم إنتاجها أثناء التجربة في جدول زمني غني بالبيانات وقابل للبحث.يمكن لخوارزميات التحليل الحسابي وتحليل الصور حساب المتغيرات بين الصور وتطبيق التصحيحات وتحديد الاتجاهات المخفية. من خلال حساب البيانات الوصفية الجديدة ومزامنتها وفهرستها في كل صورة ، أصبح التحليل متعدد الوسائط فجأة احتمالا جديدا. على سبيل المثال ، تسمح معلومات الجرعة المتراكمة الدقيقة ومعدل الجرعة في صور الزيوليت بالتقييم الكمي لتلف العينة عبر آلاف الصور.سنواصل دفع قدرات TEM في الموقع من خلال جعل النتائج متاحة وقابلة للتفسير وتحسين قابلية التكرار التجريبي. هذا البرنامج عبارة عن منصة لتطوير وحدات تعتمد على سير العمل تستهدف تطبيقات محددة وصعبة تاريخيا لجعل تجارب TEM في الموقع أسهل وأكثر ثراء بالمعلومات.