Войти
Кольцевая визуализация темного поля - это метод картирования образцов в растровый просвечивающий электронный микроскоп (STEM). Эти изображения формируются путем сбора рассеянных электронов с помощью кольцевого детектора темного поля.
Обычный TEM формирование изображений темного поля использует апертуру объектива для сбора только прошедших рассеянных электронов. В отличие от этого, STEM для получения изображений в темном поле не использует апертуру для различения рассеянных электронов от основного луча, а использует кольцевой детектор для сбора только рассеянных электронов. Следовательно, механизмы контрастирования различны между обычным темным полем и темным полем STEM.
Изображение с атомным разрешением перовскита оксид титанат стронция (SrTiO 3), полученное с помощью детектора высокоуглового кольцевого темного поля (HAADF) Кольцевой детектор темного поля собирает электроны из кольца вокруг луча, отбирая гораздо больше рассеянных электронов, чем может пройти через апертуру объектива. Это дает преимущество с точки зрения эффективности сбора сигнала и позволяет главному лучу проходить к детектору спектроскопии потерь энергии электронов (EELS), позволяя одновременно выполнять оба типа измерений. Визуализация кольцевого темного поля также обычно выполняется параллельно с получением энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, а также может выполняться параллельно с визуализацией светлого поля (STEM).
Получение кольцевых изображений в темном поле под большим углом ( HAADF) - это метод STEM, который создает кольцевое изображение темного поля, образованное некогерентно рассеянными электронами под очень большим углом (, рассеяние Резерфорда от ядра атомов) - в отличие от Брэгг рассеял электронов. Этот метод очень чувствителен к изменениям атомного номера атомов в образце (Z -контрастные изображения).
Для элементов с более высоким Z больше электронов рассеиваются под большими углами из-за большего электростатического взаимодействия между ядром и электронным пучком. Из-за этого детектор HAADF воспринимает более сильный сигнал от атомов с более высоким Z, заставляя их казаться более яркими на результирующем изображении.
Эта высокая зависимость от Z (с контрастом, приблизительно пропорциональным Z) делает HAADF a полезный способ легко идентифицировать небольшие области элемента с высоким Z в матрице материала с более низким Z. Имея это в виду, обычным применением HAADF является исследование гетерогенного катализа, как определение размер металлических частиц и их распределение чрезвычайно важны.
Разрешение изображения в HAADF STEM очень высокое и в основном определяется размером электронного зонда, который, в свою очередь, зависит от способности корректировать аберрации объектива линзы, в частности сферическая аберрация. Высокое разрешение дает ему преимущество перед обнаружением обратно рассеянных электронов (BSE), которое также можно использовать для обнаружения материалов с высоким Z в матрице материала с более низким Z.
Визуализация HAADF обычно использует электроны, рассеянные под углом>5 ° (рассеянные электроны Резерфорда ). Для получения изображений на TEM / STEM оптимальное отображение HAADF обеспечивается системами TEM / STEM с большим максимальным углом дифракции и небольшой минимальной длиной камеры. Оба эти фактора допускают большее разделение между разрозненными выборами Брэгга и Резерфорда.
Большой максимальный угол дифракции необходим для учета материалов, которые демонстрируют брэгговское рассеяние под большими углами, таких как многие кристаллические материалы. Высокий максимальный угол дифракции обеспечивает хорошее разделение между рассеянными по Брэггу и Резерфордом электронами, поэтому важно, чтобы максимальный угол дифракции микроскопа был как можно большим для использования с HAADF.
Маленькая камера необходима для того, чтобы рассеянные по Резерфорду электроны попали в детектор, при этом избегая обнаружения рассеянных по Брэггу электронов. Небольшая длина камеры приведет к тому, что большая часть рассеянных по Брэггу электронов попадет на детектор светлого поля вместе с прошедшими электронами, в результате чего на детектор темного поля попадут только высокоугловые электроны.
