Spectra Ultra – Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Kính hiển vi điện tử truyền qua quét để tạo ảnh và quang phổ của vật liệu nhạy với chùm tia

Kính hiển vi điện tử truyền qua quét Spectra Ultra

Để thực sự tối ưu hóa hình ảnh TEM và STEM, EDX và EELS có thể yêu cầu thu được các tín hiệu khác nhau ở các điện áp gia tốc khác nhau. Các quy tắc có thể khác nhau tùy theo từng mẫu nhưng nhìn chung có thể thấy rằng: 1) hình ảnh tốt nhất được thực hiện ở điện áp tăng tốc cao nhất có thể mà trên đó hư hỏng có thể nhìn thấy sẽ xảy ra, 2) EDX, đặc biệt là khi lập bản đồ, được hưởng lợi từ điện áp thấp hơn khi tăng mặt cắt ngang ion hóa, do đó mang lại bản đồ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn cho tổng liều nhất định và 3) EELS hoạt động tốt nhất ở điện áp cao để tránh tán xạ nhiều lần, làm suy giảm tín hiệu EELS khi độ dày mẫu tăng lên.

Được xây dựng trên nền tảng cực kỳ ổn định

Spectra Ultra S/TEM được cung cấp trên nền tảng được thiết kế để mang lại chất lượng ổn định cơ học ở mức độ cao thông qua khả năng cách ly thụ động và chủ động (tùy chọn)

Giống như Thermo Scientific Spectra 200 S/TEM và Spectra 300 S/TEM , hệ thống này được đặt trong một vỏ bọc được thiết kế lại hoàn toàn với màn hình hiển thị tích hợp để tải và lấy mẫu vật một cách thuận tiện. Lần đầu tiên, tính mô-đun đầy đủ và khả năng nâng cấp có thể được cung cấp giữa các cấu hình không được điều chỉnh và cấu hình được điều chỉnh đơn với chiều cao thay đổi, cho phép sự linh hoạt tối đa cho các cấu hình buồng khác nhau.

Chưa được hiệu chỉnh
  • Sự truyền năng lượng: 0,2–0,3 eV
  • Giới hạn thông tin: <100 chiều
  • Độ phân giải STEM: <136 chiều
Đầu dò được hiệu chỉnh
  • Sự truyền năng lượng: 0,2–0,3 eV
  • Giới hạn thông tin: <100 chiều
  • Độ phân giải STEM: <50 chiều (125 chiều @ 30 kV)
Đầu dò+Hiệu chỉnh hình ảnh X-FEG/Mono                                 
  • Sự lan truyền năng lượng: 0,2–0,3 eV
  • Giới hạn thông tin: < 60h tối
  • Độ phân giải STEM: <50 pm ở 300kV với >30pA dòng điện đầu dò
    Độ phân giải STEM: <125 pm ở 30kV với >20pA dòng điện đầu dò
Đầu dò+Đã sửa ảnh X-FEG/UltiMono                                       
  • Năng lượng lan truyền: 0,05 eV (0,025 eV @ 60kV)
  • Giới hạn thông tin: < 60h tối
  • Độ phân giải STEM: <50 pm ở 300kV >30pA dòng điện đầu dò
    Độ phân giải STEM: <125pm ở 30kV với >20pA dòng điện đầu dò
Đầu dò+Đã hiệu chỉnh hình ảnh X-CFEG
  • Năng lượng lan truyền: 0,4 eV
  • Giới hạn thông tin: < 70h tối
  • Độ phân giải STEM: <50 chiều (<136 chiều @ 30 kV) với dòng điện đầu dò> 100pA
Nguồn
  • X-FEG Mono: Súng phát trường Schottky và bộ đơn sắc có độ sáng cao với phạm vi phân giải năng lượng có thể điều chỉnh trong khoảng từ 1 eV đến <0,2 eV
  • X-FEG UltiMono: Súng phát trường Schottky độ sáng cao với bộ đơn sắc cực kỳ ổn định và điện áp tăng tốc với phạm vi phân giải năng lượng có thể điều chỉnh trong khoảng từ 1eV đến <0,05 eV (<0,025eV @ 60kV)
  • X-CFEG: Độ sáng cực cao với độ phân giải năng lượng nội tại <0,4 eV với tổng dòng chùm tia là 14nA và <0,3eV với tổng dòng chùm tia là 2nA
  • Dải điện áp cao linh hoạt từ 30 – 300 kV

Thời gian nhanh nhất để đạt được kết quả tối ưu từ nhiều vật liệu hơn

  • Độ phân giải không gian cao nhất (50 pm) từ mẫu có thể được thu thập ở 300 kV. Sau đó, hệ thống có thể được chuyển sang điện áp gia tốc thấp hơn để lập bản đồ STEM EDX với mặt cắt ion hóa tăng lên từ cùng một khu vực với hiệu suất tia X cao hơn, dẫn đến giảm hư hỏng mẫu.
  • Đối với các mẫu bị hư hỏng, điện áp gia tốc có thể được chuyển đổi nhiều lần trong một lần quan sát kính hiển vi để giảm thiểu hư hỏng chùm tia và đảm bảo duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu.

Lượng STEM/EDX thấp nhất để xác định đặc tính của nhiều vật liệu hơn

Spectra Ultra S/TEM cung cấp rắn (>4,45 Sr) lớn hơn ít nhất hai lần so với bất kỳ giải pháp máy dò EDX nào khác, độ nhạy của Ultra-X mở ra các khả năng mới trong phân tích STEM EDX. Ngay cả khi có sự che khuất của một giá đỡ nghiêng kép phân tích được xem xét, góc rắn vẫn là >4,04 srad.

Độ nhạy cao với hệ thống phát hiện Panther STEM

Hình ảnh STEM trên Spectra Ultra S/TEM đã được mô phỏng lại bằng hệ thống phát hiện Panther STEM, bao gồm kiến trúc thu thập dữ liệu mới và hai máy dò STEM vòng và đĩa tám đoạn mới, trạng thái rắn (tổng cộng 16 phân đoạn). Hình dạng máy dò mới cung cấp quyền truy cập vào khả năng chụp ảnh STEM tiên tiến kết hợp với độ nhạy để đo các electron đơn lẻ.

Hiệu suất hình ảnh STEM có độ phân giải cao nhất

Spectra Ultra S/TEM được trang bị bộ cực mới S-TWIN’ (S-TWIN Prime). S-TWIN’ dựa trên thiết kế S-TWIN. Nó cung cấp cả độ phân giải không gian siêu cao trong STEM (ví dụ, 50 pm ở 300 kV và 96 pm ở 60 kV) và một khe hở rộng cho các thí nghiệm đòi hỏi góc nghiêng lớn.

Độ phân giải năng lượng cao và nguồn sáng cao

Spectra Ultra S/TEM có thể được trang bị tùy chọn bộ đơn sắc tiêu chuẩn (X-FEG/Mono) hoặc bộ đơn sắc có độ phân giải năng lượng cao (X-FEG/UltiMono). Cả hai bộ đơn sắc đều được tự động kích thích và điều chỉnh bằng thao tác bằng một lần nhấn chuột để đạt được độ phân giải năng lượng cao nhất có thể trên mỗi cấu hình bằng cách sử dụng OptiMono hoặc OptiMono+ tương ứng.

Khả năng chụp ảnh STEM nâng cao

Spectra Ultra S/TEM có thể được cấu hình với máy dò mảng pixel kính hiển vi điện tử (EMPAD) hoặc Camera Thermo Scientific Ceta™ với khả năng cải thiện tốc độ để thu thập các bộ dữ liệu 4D STEM.

Khả năng in situ của Spectra Ultra S/TEM

Spectra Ultra S/TEM tương thích nhiều loại giá đỡ cho thí nghiệm in situ với khe hở rộng S-TWIN’ . Dòng Giá đỡ Thermo Scientific NanoEx có thể được tích hợp liền mạch với kính hiển vi, cho phép gia nhiệt dựa trên thiết bị MEMS để chụp ảnh nguyên tử ở nhiệt độ cao. Bên dưới, các hạt nano vàng được làm nóng đến 700 độ C và chuyển động thu được được ghi lại đồng thời với độ phân giải 4k x 4k pixel toàn khung hình với tốc độ lớn hơn 30 khung hình mỗi giây trên Camera Ceta với cải tiến tốc độ.

  • Kiểm soát quá trình bằng kính hiển vi điện tử
  • Kiểm soát chất lượng và phân tích lỗi
  • Nghiên cứu vật liệu cơ bản
  • Nghiên cứu và phát triển chất bán dẫn

Quang phổ tán sắc năng lượng

Quang phổ tán sắc năng lượng (EDS) thu thập thông tin nguyên tố chi tiết cùng với hình ảnh kính hiển vi điện tử, cung cấp bối cảnh thành phần quan trọng cho các quan sát EM. Với EDS, thành phần hóa học có thể được xác định từ việc quét bề mặt nhanh chóng, toàn diện đến từng nguyên tử.

Chụp cắt lớp 3D EDS

Nghiên cứu vật liệu hiện đại ngày càng phụ thuộc vào phân tích ba chiều ở cấp độ nano. Có thể mô tả đặc tính 3D, bao gồm dữ liệu thành phần cho bối cảnh hóa học và cấu trúc đầy đủ bằng phương pháp quang phổ tia X 3D EM và phân tán năng lượng.

EDS độ phân giải nguyên tử

EDS có độ phân giải nguyên tử cung cấp bối cảnh hóa học tối ưu cho việc phân tích vật liệu bằng cách phân biệt danh tính nguyên tố của từng nguyên tử. Khi kết hợp với TEM độ phân giải cao, có thể quan sát chính xác tổ chức của các nguyên tử trong mẫu.

Phân tích nguyên tố EDS

Phần mềm lập bản đồ nguyên tố hiện tượng nhiệt khoa học cung cấp thông tin nhanh chóng và đáng tin cậy về sự phân bố các nguyên tố hóa học trong mẫu.

Phổ tổn hao năng lượng điện tử (EELS)

Nghiên cứu khoa học vật liệu được hưởng lợi từ EELS có độ phân giải cao cho nhiều ứng dụng phân tích. Điều này bao gồm ánh xạ nguyên tố có thông lượng cao, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, cũng như thăm dò các trạng thái oxy hóa và phonon bề mặt.

Thử nghiệm in situ

Cần phải quan sát trực tiếp, theo thời gian thực các thay đổi cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi điện tử để hiểu các nguyên tắc cơ bản của các quá trình động như kết tinh lại, phát triển hạt và chuyển pha trong quá trình gia nhiệt, làm lạnh hoặc thấm ướt

Phân tích hạt

Phân tích hạt đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu vật liệu nano và kiểm soát chất lượng. Độ phân giải ở quy mô nanomet và hình ảnh vượt trội của kính hiển vi điện tử có thể được kết hợp với phần mềm chuyên dụng để xác định nhanh đặc tính của bột và hạt.

Phân tích đa quy mô

Các vật liệu mới phải được phân tích ở độ phân giải cao hơn trong khi vẫn giữ được lượng lớn hơn của mẫu. Phân tích đa quy mô cho phép tương quan giữa các công cụ và phương thức hình ảnh khác nhau như X-quang microCT, DualBeam, Laser PFIB, SEM và TEM.

Hình ảnh và phân tích TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua Thermo Scientific cung cấp hình ảnh và phân tích độ phân giải cao của các thiết bị bán dẫn, cho phép nhà sản xuất hiệu chỉnh bộ công cụ, chẩn đoán cơ chế hỏng hóc và tối ưu hóa năng suất quy trình tổng thể.

Tự động hóa quy trình phân tích hạt

Quy trình phân tích hạt nano tự động (APW) là quy trình làm việc bằng kính hiển vi điện tử truyền qua để phân tích hạt nano, cung cấp hình ảnh diện rộng, độ phân giải cao và thu thập dữ liệu ở cấp độ nano, với khả năng xử lý nhanh chóng.