High-sensitive correlative cathodoluminescence and electron microscopy for biological imaging

用于生物成像的高灵敏度相关阴极发光和电子显微镜

• 批准号: 21K04847
• 负责人: 古川 太一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04847/
• 关键词: カソードルミネッセンス; バイオイメージング; 希土類蛍光体; STEM

生命機能は、複数種の分子の相互作用により機能を発現しているため、それらの分布とその周囲の微細構造を同時に高い空間分解能で可視化する手法は極めて重要である。この実現に有力な手法として、電子線励起による発光であるカソードルミネッセンス(CL)によるカラー分子種観察と二次電子もしくは透過電子による微細構造観察を同時に行うCL・電子相関顕微鏡法がある。しかしながら、この方法は、CL検出系の感度不足や蛍光体の輝度不足、電子線照射での発光褪色が課題となっている。そこで本研究では、大きな立体角を持つCL検出系、透過電子検出系、低加速電子線の3つを特徴とする高感度STEM-CLイメージングシステムを開発することで、従来の課題を解決することを目的とした。開発した大立体角の放物面ミラーと透過電子線検出器をSEMに組み込み、STEM-CLイメージングシステムを構築した。その結果、市販装置の約5倍のS/B比でCLイメージングが可能となった。これにより、粒径100 nm以下のY2O3:Euナノ蛍光体のCLイメージングが可能となった。このときのCL像の空間分解能はSTEM像とほぼ同等であることを確認した。細胞構造のSTEMイメージングにおいては、細胞切片における細胞構造をSEM像より高いコントラストでイメージング可能であることを確認した。また、同じ細胞試料を用いてCLイメージングを行った結果、細胞内に食作用で取り込まれたY2O3:Euナノ蛍光体のSTEM像とCL像の同時取得に成功した。さらに、より高い空間分解能でのCLイメージングを目指して、直径約10 nmのNaGdF4:Euナノ蛍光体の合成を行い、STEM像とCL像を取得することに成功した。

Life functions include the interaction of multiple molecules, the development of functions, the distribution of microstructures, and the visualization of high spatial resolution. This is achieved by powerful techniques such as electron beam excitation, light emission, and electron correlation microscopy (CL). The method of this paper is to solve the problem of insufficient sensitivity of CL detection system, insufficient luminance of light and fading of light by electron irradiation. This study aims to solve the problem of high sensitivity STEM-CL detection system, high solid angle detection system, low acceleration electron line detection system and high sensitivity STEM-CL detection system. Open to large solid angle projection and through the electronic line detector to set up the center, STEM-CL image structure As a result, the S/B ratio of commercial devices is about 5 times higher than that of commercial devices. Y2O3:Eu phosphor with particle size of 100 nm or less. The spatial decomposition of STEM images can be confirmed. Cell structure is confirmed by SEM images of STEM images and cell sections. The STEM and CL images of Y2O3:Eu fluorescent materials were successfully obtained simultaneously. The synthesis of NaGdF4:Eu phosphor with a diameter of about 10 nm and STEM image and CL image were successfully obtained.