低损失反向散射电子（BSE）成像 - 使用Gemini®技术的原理和优势

纳米材料和复合材料的成像在重要性上增加，欧洲杯足球竞彩因此检测材料中最小的组成差异的作用变得越来越重要。由于电子在高降落能量处的经典BSE（反向散射电子）成像中的高深度渗透，因此该技术不适合成像具有很小组成差异的纳米组合材料。欧洲杯足球竞彩

电子在高着陆能中深入渗透并深入扩散到材料中。欧洲杯足球竞彩材料的密度越低，穿透性越高。由于散射量较大，这有可能使纳米颗粒和纳米层“看不见”。欧洲杯猜球平台因此，需要新的检测原则，能够应对这些要求的背景成像的挑战。

双子座镜头，带有卡尔·蔡司的光束助推器

低于4 kV的着陆能，反散射系数变为非线性，并且与原子数低的元素相比，原子数的增加更强烈。这种行为在其他地方描述，不是本注释的主题。然而，在特定的着陆能中，存在不同散射机制的平衡，没有观察到对比度。当面对以下问题：低密度材料（例如蛋白质或聚合物）的BSE的平均自由路径长度变得非常小，我们引入了新技术以使这些小信号可见。欧洲杯足球竞彩实现此要求的最重要技术是双子座具有集成梁增压器的镜头。

光束助推器独立于所需的着陆能，将电子探针保持在柱子的全长上的高能级。此必不可少的设计细节意味着电子探针的亮度保持在低能量，并在反向射线路径中实现电子信号的扩增。此外，通过直接检测检测器上的BSE信号来实现最高的检测效率（见图1），而不是通过将BSE转换为SE₃就像在市场上提供的某些E X检测系统一样。这些仅显示高密度差异，而不是本文中描述的良好对比度分化。

图1。双子座检测原理的双子座示意图

由于带有梁增强器的双子座镜头在反向成像平面上具有很强的分散体，因此SES和较高的能量BS是实时分离的，并将其投影到单个探测器上。这允许在次级和背部散发电子之间进行明显的分离。

在BSE检测器轴上的进入系统的前面，是集成到电子光学检测系统中的能量过滤网格，可以在其阻滞电位从0到1500伏进行调整。该网格仅允许能量大于要检测到的网格能量的BS。

可以在0伏特检测到所有较高的次级和后散射电子。通过将适当的阈值电压设置为过滤网格，将拒绝特定能量的电子，因此未检测到。例如，已经要求1 keV的着陆能，并将过滤网格电势设置为900V。这将为BSE检测器提供100 eV的结果能量窗口。

由于以下事实，选择了BSE的特定能带作为使用该检测器的图像，因此被命名为ESB检测器或能量选择性的后筛检测器。当此滤波器处于活动状态时，信号不包括“正常”感中的BS，而是低损耗BS（LL-BSE）。

了解低损失反向散射电子成像

必须研究所有可能的散射过程的能量分布，以便真正了解低损耗bse成像的含义。例如，图2还显示了随着能量增加而绘制的次级和背冰（常规能量> 50 eV）的全部能量光谱。图2还显示了频谱中的许多定义特征。这些来自螺旋电子，多个非弹性散射电子，等离子体损耗和低损耗事件。

图2。从SE过程到低损耗BSE电子的散射电子能量的光谱

该注释将集中在光谱右侧的尖锐低损耗峰上。图2绘制了低电压初级光束着陆能的绘制，与多种非弹性散射电子的宽阔鞍座相比，SE和LL-BSE峰变得相对较高。低损失峰值的黑色，绿色和黄色的区域代表ESB检测器的滤网电压设定的歧视区域。当然，如果将网格电势设置为一定阈值，则可以切断SES，并且整个光谱将显得蓝色。在这些条件下，成像信号将具有良好的信号与噪声比，但良好的对比度，例如将氧化物与氮或复杂结合物区分开。这些良好的对比度差异是从从表面上非常浅的区域的最小能量损失的电子中获得的，而不是从产生多个非弹性散射电子的体积中获得的。

新的检测原理

新检测原理的目的是减少这些散射原理产生的信息，这些信息源自表面上最外面的浅区域。

该技术不应与对能量滤波TEM进行的光谱分析进行的低损耗成像混淆，其中最多分析了从亚电压到25 eV的能量损失。Gemini®列中使用的这种过滤器不可能进行这种锐利的过滤过程。目的不是光谱分析，而仅仅是为了将低损耗BSE电子与光谱的其余部分区分开。

尽管以这种方式运行ESB检测器会增强对比度并提高检测灵敏度，但存在妥协。将过滤网格设置为区分到如此小的信息频段也会增加噪声。因此，用户必须决定图像中需要多少噪声对比或可以接受多少噪声。这是一个非常简单的问题。没有必要回答“我需要哪种过滤网格能量进行检测？”。只需要进入低着陆能 - 至3 keV或更低 - 并将网格偏置设置为1500伏。在这种情况下，获得具有1500 eV的能量窗口的图像。显然，1500 EV能量窗口是一个广泛的能量范围，在最终图像中还将包含大量多弹性散射BS。这些事件将导致模糊，并由于穿透过程而隐藏一些结构信息。

随后，选择800 eV的着陆能并将网格偏置设置为700 V，将导致一个仅100 eV的能量窗口。在这种情况下，相互作用量较小，并且仅检测到700 eV和800 eV之间的电子能量。

下降能量的减少将导致电子渗透率较小，因此更多的感兴趣信息将来自表面。通过这种动作，我们的BSE的平均自由路径长度也减少了，因此，BSE对比度。

梁增强器不仅会加速光束路径中的电子，而且还可以从表面散射过程中拦截电子，并将它们加速回到柱中。然后，它们通过镜头与SES分离，并直接投射到ESB检测器，在滤波网格的前面出现LL-BSE电子的分离。

这种向后的加速过程扩大了信号，并恢复了小反向散射系数缺乏对比度，这是由于小降落能量下的原子数元素低。同样，在调整网格偏置或在不同检测器之间切换时，不需要对电子光学器件进行调整。

低损失反向散射电子成像的优点

在将网格偏置设置为1500 V时，在高降落能量（20 kV）上运行毫无意义，对于大量的卢瑟福散射会导致信息丢失并将检测敏感性限制为0.1Z。散射量，密度是密度依赖性，也减少了横向分辨率。因此，我们只能在高原子数（Cu = 29，Zn = 30）下看到A-Brass或ß-Brass的差异。

对于低原子数的低密度材料，与过渡欧洲杯足球竞彩元素相比，背部散射系数和相对原子数值具有很大的可变性。较重原子的常规0.1 Z检测极限对于常规BSE成像中的低Z材料不含，其中检测器位于极点以下。欧洲杯足球竞彩对于光元素，背部散射系数会大大下降。

可以通过比较以下图像来获得这种效果的良好说明，并与Gemini®超纯使用常规BSE技术的12 kV中间电压和1.2 kV的能量选择性反向散射技术（ESB）。该样品是一种未涂层的钙钛矿岩石，该岩石含有几乎一半的过渡元件，许多氟化物，氯化物，氧化物和金属氧化物。这些图像是在Gemini®Ultraplus的电荷补偿技术的3x10^-3 MBAR压力下以3x10^-3 MBAR压力获取的。这种相对较低的压力可最大程度地减少气体相互作用的吸收损失。在传统的卢瑟福反向散射图像中，12 kV看不到任何东西。这是由于这些化合物的密度变化较小，样品中相对较大的散射体积。如果我们使用GEMINI®ESB技术去降低电压，将低损耗BSE（LL-BSE）从多个非弹性电子信号中滤除，我们清楚地看到了该技术的功能。通过这种方法可以检测到大量以前不可抗拒的组件。图4大幅度地说明了如果选择错误的技术，人们如何在未知标本中忽略许多阶段。

图3。未涂层的Perowskite Rock在12 kV处看到传统的卢瑟福后冰球电子

图4。用ESB检测器成像为1.2 kV着陆能，窗户能量为271 eV

双子座技术会议对现代纳米技术的需求

已经看到ESB技术与双子座技术提供许多优势，并能够满足现代纳米技术的需求。同样，从散射的BS（LL-BSE）中对频谱的选择性部分的滤波和成像显着提高了表面检测灵敏度和组成对比度。

根据定义，由于物理过程，低损耗的BSE电子必须来自表面的最外层。

使用过滤网格应用到最小的能量损耗的歧视越大，检测信号源于表面层的越多。使用此原理，可以成像表面上最薄的膜，直至单层。

通过打开网格，降低过滤电压（因此可以检测到更高的能量损耗），检测到表面以下更深的层。因此，根据材料和着陆能的密度，表面以下的歧视是可以使用该原理的。但是，表面层变得不可见。显然，由于LL -BSE与表面的非常浅的区域相互作用，因此我们与过滤信号相形，与TEM样品（20 nm -100 nm）的薄膜区域相当的相互作用体积，但再次：我们不这样光谱分析了这种效果。净信号减少到最小的能量损失会极大地增加我们的对比度。事实是，这些浅相互作用区域可用于检测不同金属氧化物或硝酸盐之间的最小对比度差异，例如Sio₂或si₃n₄。

图5。来自截面半导体的inlens se图像。显然可见：没有BSE对比！

图6。同一部分，但在LL-BSE中看到；用Inlens ESB检测到1.27 kV

在图5和6中，可以看到ESB检测器的检测能力以及SE和BSE电子的清晰分离。

图6突出了硅（基板）和Si之间的对比度₃n₄还有ti和锡。这揭示了检测灵敏度，其幅度大于常规BSE检测器的敏感性。在许多现代材料中，需要区分不同欧洲杯足球竞彩的金属氧化物状态或其他成分差异。

这些组合物在核电荷（质子的数量）上没有差异。这就是为什么该注释是指组成对比，而不是常规描述的z对比。

因此，未来的可能性不仅是对金属的不同氧化态的成像，而且是原子和配体不同杂交的检测。该主题将是单独出版物（准备）的主题。

概括

得出结论，有许多独特而出色的新功能双子座柱子：

1. SE电子和BSE电子的实时分离。
2. 在Inlens SE和ESB检测器之间切换时，无需调整。
3. 同时检测2个不同信号，例如Inlens SE和ESB。
4. 通过双子座镜头的投影直接检测SES和BS。
5. 没有电子的转换。
6. 通过“双子座原理”对SES和BSE的真实表面成像。
7. 通过ESB过滤技术进行低损失BSE成像。
8. 经典0.1 z的BSE检测极限向下延伸至0.001 z或更低。

此信息已从卡尔·蔡司显微镜GmbH提供的材料中采购，审查和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息，请访问Carl Zeiss显微镜GmbH。