Оглавление
4D сканирующая просвечивающая электронная микроскопия
-
История и развитие 4D STEM
- Метод использует пиксельный электронный детектор для получения картины дифракции электронов.
- Разработан в 2010-х годах благодаря эволюции стволовых детекторов и повышению вычислительной мощности.
- Применяется в визуальной дифракционной визуализации, фазовой ориентации и картировании деформаций.
-
Принцип действия
- Процесс сбора данных идентичен стандартному STEM, но используются разные детекторы.
- Пикселизированный электронный детектор собирает изображение CBED в каждом месте сканирования.
- Изображение образца строится на основе узоров CB-слоя.
-
Детекторы
- Традиционные ПЭМ-детекторы не подходят из-за низкой скорости считывания и динамического диапазона.
- Разработаны пиксельные детекторы с высокой чувствительностью, скоростью считывания и динамическим диапазоном.
- Используются монолитные активные пиксельные датчики (MAPS) и гибридные матричные пиксельные детекторы (PAD).
-
Вычислительные методы
- Основная проблема – большое количество данных, требующих сложных вычислений.
- Разрабатываются репозитории кода для анализа данных, включая HyperSpy, pyXem, LiberTEM и другие.
- Возможны методы анализа на основе искусственного интеллекта, но требуют баз данных.
-
Приложения
- Используется в виртуальной дифракционной визуализации, картировании ориентации и деформации, анализе фазового контраста.
- Применяется в измерениях среднего порядка, визуализации с контрастированием по каналам зоны Лауэ, CBED с усредненным положением и флуктуационной электронной микроскопии.
- Используется в медицине для определения характеристик биоматериалов и ориентационного картирования пептидных кристаллов.
-
Виртуальная дифракционная визуализация
- Получение изображений в ярком и темном полях с помощью интегрирования интенсивностей дифракции.
- Использование отверстий любой формы для визуализации кристаллов и наноразмерных выделений.
- Применение для отображения границ раздела, фазовых карт и измерения кристалличности.
-
Отображение фазовой ориентации
- Использование дифракции обратного рассеяния электронов для двумерных карт ориентации зерен.
- Применение прецессионной дифракции электронов для записи большого количества дифракционных картин.
- Использование точечной визуализации Брэгга для отображения ориентаций.
-
Отображение деформаций
- Измерение локальных деформаций с помощью дифракционного слоя электронов.
- Использование STEM для картирования деформаций с помощью SEND.
- Компромисс между разрешением и информацией о деформациях.
-
Анализ фазового контраста
- Метод дифференциальной фазово-контрастной визуализации для определения магнитных и электрических полей.
- Использование пиксельных детекторов для получения изображений локальных электрических полей.
- Метод птихографии для построения сложного электронного зонда и потенциала образца.
-
МИДИ-НОЖКА
- Метод MIDI-STEM для создания более контрастных фазовых изображений.
- Размещение фазовой пластины для измерения фазы локального образца.
- Использование пиксельных детекторов для атомарного разрешения.