Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
— Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM) – метод, используемый при изучении твердых тел в атомном масштабе, т.е. на расстояниях в десять миллиардных долей метра. Такие маленькие объекты нельзя увидеть с помощью видимого света, потому что длина волны слишком велика и на пути возникают дифракционные эффекты. Вы должны использовать современный электронный микроскоп. Вместо светового луча для «освещения» образца используется электронный луч.
Электронный микроскоп состоит из вертикальной колонны с электронной пушкой наверху, монохроматора под ней и затем магнитных линз конденсора, формирующих электронный пучок, направленный на исследуемый образец. Препарат представляет собой тонкую пластинку толщиной не более 0,1 мкм. Проникнув в препарат, луч попадает на линзу объектива и систему промежуточных линз, что позволяет получить изображение образца, увеличенное в миллионы раз.
Выпущенный в декабре 2010 года в Институте физики Польской академии наук микроскоп TITAN CUBED 80-300 был оснащен монохроматором и спектрометром энергетических потерь, а также возможностью голографического изображения и охлаждения образца до температуры жидкости. азот. Прибор характеризуется высококачественной электронной оптикой, стабильностью напряжения, ускоряющего электронный пучок, и чувствительными детекторами изображения. Уникальные возможности прибора позволяют не только анализировать строение кристаллических решеток таких структур, как мультислои, квантовые точки или нанопроволоки, но и отслеживать процессы, связанные с изменением температуры, происходящие в них в атомарном масштабе. Помимо своей познавательной ценности, информация такого рода имеет большое практическое значение. «На основе микроскопического исследования мы сможем сказать производителям, например, какого цвета свет будет излучаться из определенного места в полупроводниковой структуре поставляемой системы», — говорит д-р Петр Длужевский из Института Физика ПАС.
Благодаря новому устройству ученые также могут изучать магнитные и электрические поля. В нормальных условиях образец, помещенный в микроскоп, находится в очень сильном магнитном поле. Однако у TITAN CUBED 80-300 есть так называемая Микроскопия Лоренца, режим работы, при котором магнитная линза объектива остается выключенной. В этих условиях становится возможным изучение слабых внутренних магнитных полей в исследуемом материале при сохранении разрешения в несколько нанометров. Магнитные явления также могут быть измерены в зависимости от температуры, поскольку прибор работает в условиях помещения и жидкого азота. Измерения такого типа имеют особое значение для развития спинтроники, области науки и техники, в которой для обработки информации используется не заряд электрона, а его спин? квантовая особенность, отвечающая за магнитные свойства.
Метод пробоподготовки определяет качество результатов электронной микроскопии. Они должны быть прозрачными для электронного луча и поэтому очень тонкими. Изготовление пленок нанометровой толщины из композитного материала, состоящего из мягких и твердых объектов, требует опыта и отличного оборудования. В рамках проекта нового микроскопа Институт физической химии ПАН приобрел новейшее устройство для ионного травления. «Подготовка образца теперь занимает у нас от нескольких дней до недели, но благодаря устройству FIB (Focus Ion Beam) для резки образцов пучком ионов галлия это время составит всего несколько часов», — подчеркивает MSc. Алисия Щепаньска.
