证明宇宙大爆炸理论;3 d计量;整理细胞。
证明宇宙大爆炸理论
一个团队的宇宙学家使用BICEP2望远镜在南极发现了第一个大爆炸理论的直接证据。
团队包括哈佛大学、明尼苏达大学、加州理工学院喷气推进实验室,斯坦福大学/线性和其他人。使用BICEP2,研究人员发现宇宙通货膨胀产生的所谓的直接证据发生在近140亿年前的大爆炸。
使用NIST鱿鱼片BICEP2望远镜焦平面阵列。(来源:喷气推进实验室,NIST)
信贷:安东尼•特纳/喷气推进实验室
引力波的数据包括图像或在时空涟漪。表的模式,或所谓的“极化”,证据表明宇宙迅速扩大在大爆炸之后不到一秒。“检测这个信号是最重要的一个目标在今天的宇宙观,”约翰·科瓦克说哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学,在哈佛大学的网站上。
BICEP2望远镜小光圈,折射望远镜。BICEP2 TES测辐射热计有512 antenna-coupled焦平面。BICEP2依靠同样的原则作为老一代BICEP1,但新系统有更多的探测器,允许进一步包装到焦平面上。
BICEP2自2010年以来一直在运行着。部分BICEP2相机的依赖在芯片开发的国家标准与技术研究院(NIST)。芯片是超导量子干涉器件(鱿鱼)。鱿鱼是世界上最敏感的磁力计和强有力的信号放大器,与广泛的应用程序从医学和矿业宇宙学和材料分析。
NIST的定制超导芯片放大电信号产生的微波探测器。16个芯片BICEP2系统包含一个共有超过2000个鱿鱼。NIST发明了一种方法,将数以百计的鱿鱼信号放大器结合在一起使很大的超导探测器阵列实用。
三维测量
过程控制在每个节点变得更加困难和昂贵的。处理的前沿平面设备是很困难的事情,但是现在,过程控制团队必须面对新的芯片架构,如3 d NAND和finFETs。
这些设备需要3 d计量测量结构,但今天的生产工具一般不存在。因此,芯片制造商必须使用当前的方法,这可以是一个繁琐和昂贵的过程。
在计量中,主力工具扫描电子显微镜(CD-SEM),衡量芯片结构的临界尺寸。CD-SEM提供信息的微小结构,通常解释为2 d图像。
想给CD-SEM提振,NIST的设计了一种技术确定3 d数据特征10 nm宽一样小。基于模型的方法比较CD-SEM图像数据与存储条目在图书馆找到匹配的三维形状,确定样品的形状。
集成电路样品的扫描电镜图像的宽10纳米二氧化矽线,底部和顶部边缘与分别标记为红色和绿色(左)。标有黄色区域帧渲染3 d图(右)。(来源:NIST)
的技术,研究人员希望解决几个挑战。首先,图像和测量CD-SEM质量退化的漂移。第二,结果需要一个准确的解释,基于物理模型。
为了解决这些问题,NIST开发了两个软件程序。第一个项目包括一个图像采集方法,该方法能够补偿漂移。软件被称为协议,适用于二维傅里叶变换拼凑出许多图像。
第二个项目包括蒙特卡罗仿真方法来解释3 d的2 d图像。被称为JMONSEL建模软件,用于生成一个图书馆CD-SEM波形的3 d结构。
“目前,瓶颈是速度,”说安德拉斯·e·Vladar PML的半导体和维计量部门,NIST的网站。“生成建模库需要花很长时间。的解释data-finding目前最好的3 d比赛还慢。”
研究人员计划探索使用技术模型的可行性甚至小于10纳米特征尺寸。“我们有很高的期望,这种方法将在5到7纳米领域,“Vladar说。
细胞分类
2007年,麻省理工学院(MIT)设计了一个类型的显微镜检查活细胞内部的3 d。现在,麻省理工学院已经适应了这种技术图像细胞流经小微流体通道。这是一个一步cell-sorting系统可以单独的干细胞,或者区分健康细胞和癌细胞。
而不是使用荧光标记,麻省理工学院(MIT)方法分析细胞的折射率。生物标本的折射率可以使用没有任何担忧的光漂白或其他不良影响。
麻省理工学院的系统是基于一个聚焦激光束。它可以从许多不同角度照射细胞。研究人员使用线照明和离轴数字全息术。反过来,这使得系统记录的光散射角谱样品在高速流动。应用标量衍射理论,研究人员获得准确的样品的折射率地图。
麻省理工学院证明label-free住RKO人类结肠癌细胞的三维成像和RPMI8226多发性骨髓瘤细胞。研究人员希望利用系统了解癌细胞生长和如何应对不同的药物治疗。“这label-free方法可以观察细胞的不同状态,是否健康或者他们是否有癌症或病毒或细菌感染,”彼得说,麻省理工学院的机械工程和生物工程教授。“我们可以使用这种技术来观察细胞的病理状态,或细胞治疗的药物,并遵循人口在一段时间。”
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