STEM boleh atur cara dengan EDM Synchrony

Kawal dos pada setiap piksel.

Modulator Dos Elektrostatik (EDM) ialah sistem pengosongan rasuk pantas dengan pemesong elektrostatik pra-sampel, termasuk kawalan elektronik dan perisian. EDM juga boleh melemahkan pencahayaan elektron tanpa menjejaskan keadaan pengimejan, memberikan pengguna TEM dan STEM lebih kawalan ke atas dos pada sampel mereka.

Pilihannya Peningkatan segerak membawa keupayaan masa dan penyegerakan EDM ke peringkat seterusnya. Synchrony boleh menyelaraskan dengan pengawal STEM, menjejak lokasi rasuk siasatan semasa ia mengimbas merentasi sampel. Pengosongan elektrostatik sepantas kilat EDM menghidupkan pancaran untuk masa tertentu pada setiap piksel, atau memastikan pancaran dikosongkan untuk mengecualikan sepenuhnya kawasan sensitif daripada dos.

Ciri-ciri

Ciri-ciri Segerak

• Dos boleh atur cara pada setiap piksel STEM dengan corak sewenang-wenangnya

• Kontras dos yang sangat baik antara piksel jiran

• Kecualikan dos pada kawasan yang menarik dengan sebarang bentuk

• Pratonton corak dos dan sejajarkan dengan struktur sampel

• Aliran kerja mesra automasi

• Segerakkan ke aksesori lain

spesifikasi

Keupayaan Segerak

Dos disasarkan kepada ciri sampel

Perisian Synchrony Dose Painter yang mesra pengguna memungkinkan untuk menyesuaikan corak dos untuk setiap sampel. 
Kiri:Pengguna melukis corak dos tersuai (hijau) yang ditindih dengan imej pratonton sampel. Penyegerakan merujuk kepada corak ini untuk menggunakan dos sampel, serupa dengan contoh di atas.
Kanan:Pengukuran STEM dengan corak dos Segerak pengguna digunakan. Imej ihsan The Rosalind Franklin Institute, UK.

Model yang berkenaan:

JEM-ARM200F (CFEG)

NEOARM (CFEG)

JEM-F200 (CFEG)

JEM-ARM300F2

Galeri

Corak dos sewenang-wenangnya

Data ini menunjukkan kawalan indah yang dicapai oleh STEM Boleh Aturcara dengan EDM Synchrony.
(Kiri) Corak ujian yang ditentukan pengguna dengan pelbagai ciri resolusi tinggi. Tahap kelabu dalam setiap piksel memberitahu Synchrony berapa lama untuk didedahkan. Corak ujian ini digunakan semasa imbasan nanozarah Au menggunakan JEOL GRAND ARM™2 TEM, menghasilkan imej medan terang termodulat (Kanan).
Nanozarah boleh dilihat dengan jelas, begitu juga dengan grafik logo, corak ujian, dan gambar TEM daripada imej modulasi.
Imej ihsan The Rosalind Franklin Institute, UK.

Pengecatan Dos

Ukuran Medan Gelap Annular* replika parut dengan sfera lateks, dengan topeng pendedahan digunakan.

"The Great Wave off Kanagawa," topeng pendedahan.

Lukisan Dos mencipta corak pendedahan yang tepat dengan menyegerakkan blanker elektrostatik ke imbasan STEM. Di sini, kami menunjukkan keupayaan ini dengan mendedahkan ukiyo-e Katsushika Hokusai, "The Great Wave off Kanagawa," pada sampel replika parut menggunakan pancaran elektron 200 keV dalam JEM-ARM200F. Seperti yang dilihat dalam perbandingan antara imej asal dan imej Medan Gelap Annular yang ditulis oleh Dose Painting, variasi skala kelabu dan butiran struktur halus setiap piksel dihasilkan semula dengan setia.
Corak itu digunakan dalam TEM menggunakan perisian Dose Painter, yang merupakan sebahagian daripada sistem Electrostatic Dose Modulator (EDM) Synchrony daripada IDES, Inc. Pertama, imej berwarna "The Great Wave off Kanagawa" telah ditukar kepada topeng pendedahan skala kelabu 1,024 × 1,024 piksel dalam format TIFF menggunakan grafik raster percuma dan sumber terbuka GIMP. Seterusnya, Dose Painter mensintesis topeng ke dalam urutan nadi. EDM Synchrony mengarahkan blanker elektrostatik untuk mengawal masa pendedahan pada setiap piksel imbasan STEM. Masa tinggal ialah 38.5 μs setiap piksel dan kawasan pendedahan pada permukaan replika parut adalah kira-kira 6.6 μm × 6.6 μm.
Proses ini boleh dilaksanakan pada mana-mana TEM yang dilengkapi dengan EDM Synchrony oleh IDES. Pengukuran ini diambil menggunakan Digital Micrograph 3 dan DigiScan 3 oleh Gatan. Pusat JEOL TEM dan FEMTUS™ juga disokong.

*Data ihsan Lluis Lopez Conesa, PhD, Pusat Sains dan Teknologi de la Universitat de Barcelona (CCiTUB).

Pengimejan STEM Kawasan Benar dengan kerosakan rasuk yang berkurangan

Teknologi pengimejan True Area STEM (TAS) dengan Electrostatic Dose Modulator (EDM) Synchrony^*1 boleh mengurangkan kerosakan spesimen semasa pengimejan STEM. EDM Synchrony disepadukan dengan sistem JEOL STEM untuk membuat penyelesaian blanking flyback yang lengkap. Sistem pengimbasan mempunyai kawasan pra-pengimbasan yang tidak boleh digunakan di mana tindak balas gegelung magnet tidak linear dalam masa dan data tidak diperoleh. Kerosakan sinaran elektron yang tidak diperlukan boleh berlaku di kawasan pra-pengimbasan ini.

Animasi buku selak(Youtube)

Data^*2 di atas adalah tatasusunan imej STEM yang diperoleh menggunakan sampel, talc dalam riebeckite (mineral)^*3, diimbas 50 kali. Baris atas menunjukkan imej yang diperoleh tanpa TAS, manakala baris bawah menunjukkan imej yang diperoleh dalam mod TAS. Di baris atas, kerosakan rasuk elektron yang ketara diperhatikan di tepi kiri medan pandangan akibat kerosakan yang berpunca daripada rasuk elektron di kawasan pra-pengimbasan (hanya di luar medan pandangan). Sebaliknya, di baris bawah dengan mod TAS, tiada kerosakan yang disebabkan oleh penyinaran fly-back diperhatikan.

• 1. Mod Imbasan Kawasan Sebenar tersedia dengan EDM Synchrony. Sekiranya sistem kawalan TEM adalah FEMTUS^TM-MDP, kedua-dua EDM Basic dan EDM Synchrony boleh menyediakan mod TAS.

• 2.Syarat pengukuran: Instrumen JEM-ARM300F2, voltan pecutan 300 kV, arus rasuk elektron 5 pico-ampere, masa tinggal 16 mikrosaat, bilangan piksel 512 × 512.

• 3. Sempadan antara phyllosilicate (talc) dan amphibole (riebeckite) dalam asbestos crocidolite.

Pengukuran EDS True Area Scan (TAS) dengan kerosakan rasuk yang dikurangkan

TAS menggunakan blanker pancaran pantas untuk mematikan pancaran elektron semasa imbasan flyback, di mana tiada data dikumpul. Di sini kami membandingkan pengimbasan probe elektron dengan dan tanpa TAS. Dalam pengimbasan konvensional tanpa TAS, dos berat tidak perlu digunakan pada kawasan flyback, menyebabkan kerosakan pancaran elektron pada spesimen, terutamanya dalam analisis jangka panjang seperti EDS. Sebaliknya, imbasan dengan TAS menghalang dos yang tidak perlu terutamanya di kawasan flyback, dengan ketara mengurangkan kerosakan pada spesimen. Akibatnya, adalah mungkin untuk memperoleh data yang stabil sambil meminimumkan risiko kerosakan spesimen semasa analisis.

Keputusan perbandingan yang diperoleh melalui pemetaan EDS resolusi atom (600 bingkai) ditunjukkan. Dalam pengimbasan konvensional, kerosakan spesimen yang ketara dan sangat tidak seragam muncul semasa analisis EDS jangka panjang, seperti yang dilihat dalam kedua-dua imej STEM dan penurunan dalam kiraan Sr Lα. Sebaliknya, apabila TAS digunakan, kerosakan sangat berkurangan dan imej kekal seragam dan sebahagian besarnya tidak berubah walaupun selepas 600 imbasan. Tambahan pula, kiraan Sr Lα hanya turun sedikit walaupun selepas dos yang sangat tinggi, membolehkan analisis yang lebih tepat dan boleh dipercayai.

Pengurangan Kerosakan STEM menggunakan EDM Synchrony

Ciri Pengecatan Dos penyegerakan modulator dos elektrostatik (EDM) membolehkan dos elektron dilaraskan untuk setiap piksel. Di sini kami menunjukkan contoh bagaimana Synchrony boleh mengurangkan kerosakan pancaran elektron semasa STEM peleraian atom, dengan mengawal dengan ketepatan subatomik kawasan mana yang disinari. Dalam imbasan resolusi atom SrTiO₃, kami hanya menerangi kawasan berhampiran lajur atom Sr kontras tinggi, membolehkan kami menjejaki kekisi kristal sambil mengelakkan pendedahan kawasan vakum dan lajur atom lain.
Ini sangat mengurangkan kerosakan setiap imbasan, membolehkan analisis kuantitatif dalam tempoh masa yang panjang. Di bawah ini kami menunjukkan kehilangan keamatan sinar-X yang boleh diabaikan walaupun selepas 10 minit pengimbasan berterusan. Untuk pengguna lanjutan yang selesa dengan pengekodan, antara muka automasi Synchrony membolehkan anda menyesuaikan pendekatan ini untuk sampel anda, mentakrifkan sebarang topeng pendedahan skala kelabu yang anda suka berdasarkan imbasan awal resolusi atom. Ini membolehkan anda meletakkan dos secara khusus untuk mengurangkan kerosakan dan meningkatkan pengembalian maklumat yang anda sayangi.

Imbasan biasa

w/Imbasan kawasan benar

w/Imbasan kawasan sebenar + topeng

Imej A, B dan C ialah imej medan gelap anulus (ADF) yang diambil selepas 10 minit penyinaran pancaran elektron. Keadaan penyinaran adalah seperti berikut: A telah ditangkap dalam mod STEM standard, B dalam mod Imbas Kawasan Benar (iaitu dengan rasuk dikosongkan semasa flyback), dan C dalam mod Imbas Kawasan Benar digabungkan dengan topeng menggunakan Lukisan Dos. Graf D, E, dan F menunjukkan perubahan dalam keamatan sinar-X strontium dengan peningkatan dos selama 10 minit penyinaran. A sepadan dengan D, B kepada E, dan C kepada F. Kedua-dua imej ADF dan pengecilan keamatan sinar-X menunjukkan bahawa gabungan Imbasan Kawasan Benar dan Lukisan Dos mengurangkan kerosakan pada sampel dengan banyak.

Pemetaan EDS menggunakan topeng untuk kawasan masa mati tinggi (elemen berat).

Jika spesimen yang dikaji oleh pemetaan EDS mengandungi kawasan dengan unsur berat, kawasan tersebut menghasilkan banyak sinar-X. Ini meningkatkan masa mati kerana sinar-X boleh bertimbun lebih cepat daripada pengesan boleh memisahkannya. Dalam kes yang melampau, peta EDS mungkin menunjukkan hampir tiada sinar-X sama sekali di kawasan tersebut walaupun selebihnya sampel dipetakan dengan tepat.
Dengan Pengecatan Dos menggunakan EDM Synchrony, pengguna boleh menentukan "topeng" sewenang-wenangnya dengan bebas dan bebas mengawal arus pancaran dalam setiap piksel. Ini membolehkan anda mengurangkan arus di kawasan unsur berat, mengurangkan timbunan dan membenarkan pemerolehan EDS daripada kawasan unsur ringan dan unsur berat dalam satu imbasan.

Rajah 1 menunjukkan hasil pemetaan EDS (FEMTUS™) bagi taburan tungsten (W) dalam spesimen semikonduktor menggunakan arus rasuk 1 nA. Sesetengah kawasan gelap secara tidak dijangka, menunjukkan bahawa sinar-X tidak dapat dikesan kerana kiraan kehilangan akibat timbunan. Kami dapat menyelesaikan masalah ini menggunakan pemetaan Dose Painting EDS.
Pertama, kami memperoleh imej HAADF bidang pandangan yang sama. Kontras dalam imej ini mencerminkan berat atom unsur-unsur konstituen (Z-kontras). Skala kelabu imej kemudiannya diterbalikkan dan kecerahannya dilaraskan untuk mencipta "topeng" di mana kawasan unsur berat adalah gelap (arus penyinaran rendah) dan kawasan unsur cahaya terang (arus penyinaran tinggi) (Rajah 2). Menggunakan topeng ini, kami melakukan Dose Painting EDS. Akibatnya, kawasan yang mengandungi W boleh dipetakan dengan betul (pemetaan kiraan bersih) (Rajah 3).

Rajah 1 Peta kiraan bersih W

Rajah 2 Topeng dengan imej ADF terbalik kontras

Rajah 3 Peta kiraan bersih W oleh Lukisan Dos menggunakan topeng dari Rajah 2

Nota: Pengecatan Dos ialah fungsi EDM Synchrony. Oleh kerana sistem analisis EDS sendiri tidak mengenali arus penyinaran pada setiap kedudukan koordinat, ia tidak serasi dengan analisis kuantitatif menggunakan kaedah ζ - faktor pada masa ini.

Pengimejan DPC yang diselesaikan masa dengan EDM

Modulator Dos Elektrostatik (EDM) menjadikan pengukuran stroboskopik mudah untuk TEM dan STEM. Dalam nota aplikasi ini, pencahayaan berdenyut meningkatkan peleraian masa pengimejan Kontras Fasa Berbeza (DPC) menggunakan pengesan bersegmen SAAF Quad yang sudah pantas¹. Sampel² dipasang pada cip dalam pemegang sampel berat sebelah dari Hummingbird Scientific. Semasa setiap piksel STEM, penjana bentuk gelombang menaikkan voltan pincang antara -5 V dan +5 V. Selepas masa tunda yang berubah-ubah, nadi aras logik kepada input pengatup elektrostatik pantas menghidupkan rasuk siasatan selama 2 μs. Pengumpulan data boleh diautomasikan.

Dengan mengubah masa tunda denyut pendedahan, sampel diukur pada masa yang berbeza semasa bentuk gelombang pincang. Imej STEM lengkap direkodkan untuk setiap masa tunda (ditunjukkan sebagai titik dalam rajah pemasaan di sebelah kiri). Walaupun setiap imej STEM mengambil masa lebih daripada 10 saat untuk dirakam, resolusi masa pengukuran ditetapkan oleh nadi pendedahan 2 μs. Pengujaan sampel boleh dicapai menggunakan pemegang in-situ, IDES Luminary^TM Mikro atau sistem lain yang menghasilkan dinamik berulang dalam sampel.

Imej terpilih daripada ukuran tr-DPC bagi kapasitor SiC MOS. Medan dalam sampel diperhatikan oleh pesongan rasuk pada setiap kedudukan probe. Keamatan dalam baris atas imej menunjukkan magnitud pesongan ini, dan warna menunjukkan arah. Perbezaan ini menunjukkan kepadatan caj dan dikira secara automatik oleh perisian pemerolehan (baris bawah imej). Medan tertumpu pada antara muka oksida antara SiC (kiri) dan Al (kanan). Pada t = 15 μs, pincang melintasi sifar volt dan medan mengubah polariti.

1. Keadaan pengukuran: Instrumen JEM-F200, voltan pecutan 200 kV, mod STEM Lorenz, masa tinggal 50 mikrosaat, bilangan piksel 512 × 512. Gambar rajah persediaan eksperimen dipermudahkan. Untuk maklumat konfigurasi terperinci, rujuk pejabat jualan JEOL tempatan anda.

2. Sampel ialah kapasitor MOS yang dibuat daripada Al, SiO₂, dan SiC jenis-n, tebal 200 nm, disediakan oleh Fuji Electric Co. Ltd.

Produk Berkaitan

Produk Berkaitan

Luminary Ultrafast TEM / Dynamic TEM

Sistem Photoexcitation Spesimen Mikro Padat Luminary

Sistem subframe elektrostatik Relativiti

Asas EDM (Pemodulat Dos Elektrostatik)

Maklumat lanjut