Beschaffung eines Hydra Bio CX Small Dual Beam Mikroskop

Kryo-FIB/SEMs (Focused-Ion-Beam Scanning Electron Microscope) werden in der Regel für die Präparation von TEM-Lamellen verwendet. Diese Lamellen, die 100-200 Nanometer dick sind und lateral mehrere zehn Mikrometer messen, sind die Grundvoraussetzung für hochauflösende Strukturuntersuchungen für die Kryo-Elektronentomographie aus biologischem Material. Der Materialverlust ist ein großes Problem und die Bearbeitungszeiten für die Erzeugung von Lamellen aus großen Proben erstrecken sich mit den derzeit in der Forschungsgruppe vorhandenen Geräten über mehrere Tage. Mit herkömmlichem Gallium-betriebenen FIBs ist dieses Problem noch vergrößert, da es sowohl in den gegebenen Abtragungsraten als auch in den verwendeten Strahlströmen limitiert ist. Proben bis maximal 40 Mikrometer Dicke können zwar bearbeitet werden, jedoch ist der Zeitaufwand dazu enorm. Schwerere Plasma-Ionen wie Xenon, die auch bei hohen Strahlströmen eine vorteilhafte lineare Beziehung aufrechterhalten, verkürzen die Zeit für die Lamellenerzeugung. Dies steht im deutlichen Gegensatz zu Gallium (Flüssigmetall-Ionen). Damit ist die Präparation von Proben die dicker sind als 40 Mikrometer mit einem Plasma FIB möglich. Dies bedeutet, dass auch Proben bis zu einer Dicke von 300 Mikrometern mit dem Plasma FIB zugänglich gemacht werden. Daher soll das Mikroskop mit Xenon-Ionen betrieben werden können. Das Mikroskop soll neben Xenon über drei weitere Arten von Plasma-Ionen verfügen, die unabhängig voneinander verwendet werden können. Konkret: Sauerstoff, Argon- und Stickstoff-Ionen. Das ermöglicht die Verfolgung von so genannten Multi-Ionen Präparationsansätzen, d.h. ein Basisfräsen mit Xenon, ein Fein-Fräsen mit Argon oder Sauerstoff, um mögliche Strahlenschäden durch den Fräsvorgang zu minimieren. Ansätze, die bereits in den Materialwissenshaften verwendet werden, jedoch noch nicht bei kryogenen Temperaturen. Dies soll nun erforscht werden. Inwieweit Stickstoff (N) Vorteile bei kryogenen Proben bietet, ist zurzeit noch wenig erforscht. Die Volumenbildgebung wird in der Regel mit Argon-Ionen durchgeführt, die zwar kleiner als Gallium-Ionen sind, aber höhere Ströme als Gallium-Ionen ermöglichen und auch weniger "Vorhang"-Artefakte ("Curtaining") beim Fräsen verursachen. Das gleiche gilt für Sauerstoff (O), welches ebenfalls Vorteile, wie geringere Aufladungen beim Fräsen als auch beim Volume-Imaging aufweist. Da große Mengen an Gewebeproben entnommen werden, ist es außerdem unerlässlich, in diesen riesigen "Landschaften", respektive Volumina navigieren zu können, bestimmte Regionen darin anzuvisieren und so den Gesamtkontext beizubehalten. Daher ist die Fähigkeit zur multimodalen Bildgebung mit Fluoreszenz-Licht-Mikroskopie bzw. mit dem Rasterelektronen-Mikroskop (REM, VolumeEM) zwingend erforderlich, um ein Navigieren zu ermöglichen und auch die verschiedenen Längenskalen zu überbrücken. Das Gerät muss sowohl das "On-the-Grid"-Lamellenfräsen als auch die Präparation von Lift-Out-Lamellen unterstützen. Dazu bedarf es eines Mikromanipulators, der die Präparation von Lift-Out-Lamellen bei kryogenen Temperaturen unterstützt. Hiermit soll das Serial-Lift-Out-Verfahren weiterentwickelt werden, welches als eine bahnbrechende Methode für den Zugang zu Gewebe und mehrzelligen Organismen auf molekularer Ebene angesehen werden kann und einen Forschungsschwerpunkt der Forschungsgruppe bildet. Die Forschung hat zum Ziel, das Serial-Lift-Out Verfahren vollständig zu automatisieren und so die Anwendung von den Fähigkeiten des Benutzers zu entkoppeln und den Prozess zu beschleunigen. Zu diesem Zweck muss die Software des Gerätes über eine Scripting-Option für die von der Forschungsgruppe selbst entwickelte Software SerialFIB verfügen. Zudem muss das Gerät über Kryo-Schleusen und Halter verfügen, die mit der bestehenden Instrumentation der Mandantin kompatibel sind.