SuperSTEM - 最高分辨率电子显微镜世界

主题

背景

达斯伯里SuperSTEM设施的独特性

专用设施

像差校正

像差校正是如何工作的

分析功能

分辨率和定位

当前和未来的SuperSTEM

SuperSTEM对材料的预期效应欧洲杯足球竞彩

领域的应用

展望未来

背景

直到最近,电子显微镜的主要工程约束已物镜的球面像差 - 全面的镜头,导致图像失真的功能。不仅解决像差问题保持物理学家自1940年以来很忙,但同时也限制了新材料的开发。欧洲杯足球竞彩现在,使用昂德里杰·克里万克教授首创像差校正技术于1995年,从EPSRC资助,一个新的SuperSTEM设施已在英国达斯伯里CLRC成立。该SuperSTEM项目,一项倡议,建立一个世界级的球面像差校正显微镜设施,在英国的成功,有望在许多领域,包括合金,药物输送,电力核聚变,玻璃材料和半导体激光器允许显著进步欧洲杯足球竞彩要与亚埃分辨率进行了分析。

的独特性Daresbury SuperSTEM设施的负责人

另外两个像差矫正显微镜的欧洲存在,但达斯伯里设置是在其形成为已从头开始建立一个用户设备唯一的。该实验室在一个中立的位置故意设置,独立的一所大学,使尽可能多的人可能可以访问它。此外,对于成功的校正,机械和电气稳定性是至关重要的,并且一个新的大厦被修建严格围绕SuperSTEM显微镜的需求标准。

专用设施

主要结构是一个弓形建筑,包含两个混凝土盒子。独立的电气供应,计算机控制的空气处理,关闭的温度控制和空调与长期振荡特性确保可靠的显微镜,Daresbury被选为设施的地点部分是由于其地质特征的优点。该基地周围是层状岩石的砂岩基岩,具有良好的地质稳定性——这对于像SuperSTEM这样灵敏的仪器来说至关重要。

像差校正

SuperSTEM显微镜异常分辨率的核心是成功的像差校正(Super表示为STEM显微镜添加了像差校正器),这将图像分辨率提高了三倍。空间分辨率是当前的0.103nm。安德鲁博士Bleloch的SuperSTEM设施的技术总监,描述像差校正为“就像给一显微镜的眼镜,或模拟和数字之间的差异。”

像差校正是如何工作的

改型以适合SuperSTEM像差校正器采用四极和八极像差校正。图像的像差在光束偏移,倾斜偏移的衡量和散焦的变化被记录,并翻译成所有的四极和八极电流的计算机控制的调整 - 实际上引入显微镜的像差的负值。的四极挤压在一个方向上的光束并拉伸它在另一个用于八极进行校正,从圆到方改变光束。

在像差校正方面的这一突破是及时的。为了能够快速测量和反馈像差,需要现代化的计算机能力。此外,在材料方面也需要进步——四极和欧洲杯足球竞彩八极的极片是由一种具有极低迟滞的新合金制成的,这为如此敏感的设备提供了必要的可预测行为。2020欧洲杯下注官网

分析功能

新SuperSTEM能够与单原子灵敏度超高分辨率成像的分析需要高角环形暗场(HAADF)成像的形式与薄样品的subAngstrom探针和原子列电子能量损失谱(EELS)分析的形成.

分辨率和定位

显微镜的强度在于它聚焦在单个原子上并移动到精确目标的能力。探测器按已知的模式移动,以计算出图像的不同部分是如何移动的,然后反馈给计算机进行像差校正。每一个亚微米厚的样品都是精心准备的,好的样品一天之内就能得到结果。获得的非相干图像比其他形式的显微图像更容易解释。柱与柱之间也有明显的区别,纳米晶体清晰可见。此外,更好的信背景比意味着更好的灵敏度

当前和未来的SuperSTEM

当前SuperSTEM,被称为STEM1,是由VG显微镜,将其用由Nion的谁正在供给茎2,第一专用SuperSTEM显微镜作出的像差校正器改装由现有STEM模型。茎2将是更容易使用和其他利益之间将有能力要留给六个样本过夜,从而缩短交货时间。

SuperSTEM对材料的预期效应欧洲杯足球竞彩

布洛赫最喜欢的格言是,“如果你能看到原子的存在,它们在哪里,它们是如何结合的,这就是你唯一希望知道的。”“这种新型显微镜摆脱了工程材料的猜测。欧洲杯足球竞彩例如,如果一种材料的界面不导电,一个明显粗糙的界面可能是原因。至于未来,“变化将是渐进的,而不是革命性的,”布洛赫说。“这(成功地实现了畸变校正)几乎是一生中难得的一次进步。”

领域的应用

可能从SuperSTEM中受益的研究领域是多样的。“我们真的不知道STEM的全部能力是什么,也不知道人们会用它做什么。布洛赫说,当你修建一条铁路罚款时,你不知道谁将乘坐它。然而,可能包括:

催化 - 催化活性原子的识别,示出了侧的界面的原子谎言

污染生物样品中 - 较高数额在疾病肝脏样本中相关氧化态的铁蛋白可以指向污染。茎2将允许更好地与损伤少观察生物样品

生物分子 - 通过识别分子的整体形状的几个原子的位置,它的结构能够被辨认出来 - 就像找到拼图的角部和边缘件

纳米技术——这是一个主要领域,SuperSTEM可以帮助研究不断缩小的组件。例如,在栅氧化晶体管中观察硅和镍硅化界面,现在是1nm薄,可以显示出所需的锐利界面的存在。

其中彼得·古德休中,SuperSTEM项目主任,期待大幅进展的其他领域包括合金,药物递送,用于功率核聚变,玻璃质材料,如智能玻璃,和半导体激光器。欧洲杯足球竞彩“几乎所有我们将做的工作将与谁愿意解决问题的人合作,这将是团队精神,”古德休,谁看到未来10 - 15年的时间,使工厂财务上可行的说。

展望未来

这种显微镜可能会在“电子网格”上运行,这是一种类似于互联网的新协议,允许高度安全的资源共享。客户会在前一天发送他们的样品,然后由操作员加载样品,客户可以在线看到图像并指导测试程序。目前,使用显微镜的时间将由同行评审小组决定。对远程显微镜的兴趣已经在新加坡和中国等地产生。该组织认为自己是那些尝试过其他显微镜形式的人的最后机会,并且处于新材料开发的中心。欧洲杯足球竞彩

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》,第11卷,第2期。3, 2003年3月23-24页。

欲了解更多信息,请访问材料、矿物和采矿研究所欧洲杯足球竞彩

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