aalto1 untyped-item.component.html
A comparison of liquid nitrogen and liquid helium as cryogens for cryo-transmission electron microscopy by using ultramicrotomed sections of soft matter specimens
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
en
Pages
25
Series
Abstract
For electron beam-sensitive samples, such as soft matter and biological specimens, radiation damage is the biggest limiting factor when it comes to achieving high-quality images in electron microscopy. Liquid nitrogen is widely used as a cryogen to attempt to minimize electron beam damage by cooling the sample to cryogenic temperatures. However, there have been varied results about the efficacy of slowing down the deterioration of the structure of the sample by further decreasing the temperature by using liquid helium as a coolant.
The aim of this study is to examine how liquid helium compares to liquid nitrogen as a cryogen in cryogenic transmission electron microscopy when it comes to reducing radiation damage and achieving high-quality images of ultramicrotomed sections of three different specimens: a soft matter specimen of a 1:1 ratio of P4VP and PDP, a block copolymer with a liquid crystal layer and poly(ethylene oxide) (PEO).
In this thesis, the extent of radiation damage occurring on the liquid crystal and P4VP(PDP) is studied in liquid nitrogen and liquid helium temperatures by analyzing fading Fast Fourier Transform-patterns from different regions of interest on the specimens. It is determined that liquid helium cooling decelerates radiation damage of P4VP(PDP) and the liquid crystal by factors of 1.6 and 1.5 respectively. Furthermore, the destruction of PEO under liquid helium and liquid nitrogen temperatures is studied qualitatively, by visually studying image sets acquired from different regions of interest. It is determined that liquid helium cooling significantly reduces radiation damage of the PEO specimen, by a factor of 3.5-4.
Säteilyherkille näytteille, kuten pehmeille aineille sekä biologisille näytteille, säteily vaurio on isoin rajoittava tekijä korkealaatuisten kuvien saamiselle elektronimikrosko piassa. Nestemäistä typpeä käytetään laajalti kryogeeninä, jolla pyritään minimoimaan tapahtuva säteilyvaurio jäähdyttämällä näyte alhaisiin lämpötiloihin. Lähiaikoina on kuitenkin saatu vaihtelevia tuloksia siitä, onko näytteen jäähdyttäminen nesteheliumin lämpötiloihin hyödyllistä.
Työn tavoitteena on vertailla nesteheliumin ja nestetypen soveltuvuutta kryogeeneinä kryogeenisessä transmissioelektronimikroskopiassa säteilyvaurion vähentämisessä ja korkealaatuisten kuvien saamisessa. Työssä tutkitaan kolmea ultramikrotoitua näytettä: P4VP(PDP)-leikettä, polyetyleenioksidia (PEO) sekä lohkokopolymeeriä, jossa on nestekiteinen kerros.
Työssä tutkitaan nestetypen ja nesteheliumin lämpötilojen vaikutusta näytteillä tapahtuvan säteilyvaurion laajuuteen nestekiteen ja P4VP(PDP)-näytteen tapauksessa analysoimalla näytteiltä otettujen kuvien nopean Fourier-muunnosten intensiteettien heikentymistä. Vertailemalla useita alueita nestekidenäytteellä, työssä tullaan siihen lopputulokseen,että nesteheliumin käyttö hidastaa näytteellä tapahtuvaa säteilyvauriota 1.5-kertaisesti verrattuna nestetyppeen. P4VP(PDP)-näytteen tapauksessa nestehelium on nestetyppeä suotuisampi kertoimella 1.6. Lisäksi työssä tutkitaan PEO-leikettä kvalitatiivisesti analysoimalla visuaalisesti kuvasarjoja näytteen eri alueilta. Työssä päädytään siihen lopputulokseen, että nestehelium hidastaa polyetyleenioksidilla tapahtuvaa säteilyvauriota merkittävästi, tekijällä 3.5-4.