Сканирующая конфокальная электронная микроскопия - Scanning confocal electron microscopy

Сканирующая конфокальная электронная микроскопия (SCEM) является электронная микроскопия техника, аналогичная сканирующая конфокальная оптическая микроскопия (SCOM). В этом методе исследуемый образец освещается сфокусированным электронным лучом, как и в других методах сканирующей микроскопии, таких как растровая просвечивающая электронная микроскопия или же сканирующая электронная микроскопия. Однако в SCEM собирающая оптика расположена симметрично осветительной оптике, чтобы собирать только электроны, которые проходят фокус луча. Это приводит к превосходному разрешению изображения по глубине. Методика относительно новая и активно развивается.

История

Идея SCEM логически вытекает из SCOM и поэтому довольно старая. Однако практическое проектирование и создание растрового конфокального электронного микроскопа представляет собой сложную проблему, впервые решенную Нестор Й. Залузец.[1][2][3][4] Его первый сканирующий конфокальный электронный микроскоп продемонстрировал трехмерные свойства SCEM, но не реализовал субнанометровое поперечное пространственное разрешение, достижимое с помощью высокоэнергетических электронов (было продемонстрировано поперечное разрешение всего ~ 80 нм). Несколько групп в настоящее время работают над созданием SCEM с атомным разрешением.[5] В частности, уже получены изображения SCEM с атомарным разрешением.[6][7]

Операция

Схема SCEM

Образец освещается сфокусированным электронным лучом, который повторно фокусируется на детекторе, собирая, таким образом, только электроны, прошедшие через фокус. Чтобы получить изображение, луч следует сканировать в боковом направлении. В первоначальной конструкции это было достигнуто за счет установки синхронизированных дефлекторов сканирования и десканирования. Такая конструкция сложна, и существует лишь несколько нестандартных установок. Другой подход заключается в использовании стационарного освещения и сбора, но сканирование выполняется путем перемещения образца с помощью высокоточного пьезоуправляемого держателя. Такие держатели легко доступны и могут быть установлены в большинство коммерческих электронных микроскопов, что позволяет реализовать режим SCEM. В качестве практической демонстрации были записаны изображения SCEM с атомарным разрешением.[6][7]

Преимущества

Высокая энергия падающих частиц (электроны 200 кэВ против фотонов 2 эВ) приводит к гораздо более высоким Пространственное разрешение SCEM по сравнению со SCOM (латеральное разрешение <1 нм против> 400 нм).

По сравнению с обычным электронная микроскопия (ТЕМ, КОРЕНЬ, SEM ), SCEM предлагает трехмерное изображение. Трехмерное изображение в SCEM ожидалось от конфокальной геометрии SCEM, и это недавно было подтверждено теоретическим моделированием.[8] В частности, прогнозируется, что тяжелый слой (золото) может быть идентифицирован в легкой матрице (алюминий) с точностью ~ 10 нм по глубине; это разрешение по глубине ограничено углом схождения электронного луча и может быть улучшено до нескольких нанометров в электронных микроскопах следующего поколения, оснащенных двумя датчиками пятого порядка. сферическая аберрация корректоры.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Залузец, Н.Дж. (2003) "Сканирующий конфокальный электронный микроскоп" Патент США 6,548,810
  2. ^ Залузец, Нью-Джерси (2003). «Сканирующий конфокальный электронный микроскоп» (PDF). Microsc. Сегодня. 6: 8.
  3. ^ Залузец, Нью-Джерси (2007). «Сканирующая конфокальная электронная микроскопия». Microsc. Микроанал. 13: 1560. Дои:10.1017 / S1431927607074004.
  4. ^ Frigo, S.P .; Левин, З.Х. И Залузец, штат Нью-Джерси (2002). «Субмикронная визуализация скрытых структур интегральных схем с использованием растровой конфокальной электронной микроскопии». Appl. Phys. Латыш. 81 (11): 2112. Bibcode:2002АпФЛ..81.2112Ф. Дои:10.1063/1.1506010.
  5. ^ "Доктор Питер Неллист". материалы.ox.ac.uk.
  6. ^ а б Хашимото, Аяко; Такегучи, Масаки; Симодзё, Масаюки; Мицуиси, Казутака; Танака, Миёко; Фуруя, Кадзуо (2008). «Разработка столик-сканирующей системы для конфокальной сканирующей просвечивающей электронной микроскопии». Э-Дж. Серфинг. Sci. Нанотехнологии. 6: 111–114. Дои:10.1380 / ejssnt.2008.111.
  7. ^ а б Takeguchi, M .; Хашимото, А .; Shimojo, M .; Mitsuishi, K .; Фуруя, К. (2008). «Разработка сканирующей системы для конфокального STEM высокого разрешения». J. Elec. Микроскопия. 57 (4): 123. Дои:10.1093 / jmicro / dfn010.
  8. ^ Мицуиси, К; Якубовский, К; Такегучи, М; Симодзё, М. Хашимото, А; Фуруя, К. (2008). "Расчет на основе блоховских волн свойств изображения сканирующей конфокальной электронной микроскопии с высоким разрешением". Ультрамикроскопия. 108 (9): 981–8. Дои:10.1016 / j.ultramic.2008.04.005. PMID  18519159.
  9. ^ Nellist, P.D .; Behan, G .; Kirkland, A.I .; Hetherington, C.J.D .; и другие. (2006). «Конфокальная работа просвечивающего электронного микроскопа с двумя корректорами аберраций». Appl. Phys. Латыш. 89 (12): 124105. Bibcode:2006АпФЛ..89л4105Н. Дои:10.1063/1.2356699.