Стигматор

Стигматор — это компонент электронных микроскопов , который уменьшает астигматизм луча за счет наложения слабого электрического или магнитного квадрупольного на электронный луч поля.

Предыстория [ править ]

Для первых электронных микроскопов - между 1940-ми и 1960-ми годами. ^[1] - астигматизм был одним из основных факторов, ограничивающих работоспособность. ^[2] Источниками этого астигматизма являются смещенные объективы, неоднородные магнитные поля линз, которые особенно трудно исправить, линзы не идеально круглой формы и загрязнение апертуры объектива. ^[3]^[4]^[5] Поэтому для улучшения разрешающей способности необходимо было корректировать астигматизм. ^[6] Первые стигматоры, используемые в коммерческих целях, на электронных микроскопах были установлены в начале 1960-х годов. ^[1]

Стигматическая коррекция осуществляется с помощью электрического или магнитного поля, перпендикулярного лучу. ^[7] Регулируя величину и азимут поля стигмататора, можно компенсировать асимметричную астигматизацию. ^[5] Стигматоры создают слабые поля по сравнению с электромагнитными линзами, которые они корректируют, поскольку обычно необходима лишь незначительная коррекция. ^[8]

Количество полюсов [ править ]

Стигматоры создают квадрупольное поле и, следовательно, должны состоять как минимум из четырех полюсов, кроме гексапольного, ^[9] Также используются октопольные и додекапольные стигматизаторы, причем наиболее распространенными являются октопольные стигматоры. ^[10]^[11] Стигматизаторы октополя (или полюсов более высокого порядка) также создают квадрупольное поле, но используют свои дополнительные полюса для выравнивания наложенного поля с направлением эллиптичности стигматизации. ^[3]

Типы [ править ]

Магнитный стигматор [ править ]

Магнитный стигматор представляет собой слабую цилиндрическую линзу, способную корректировать цилиндрическую составляющую луча. Он может состоять из металлических стержней, индуцирующих магнитное поле, которые вставлены длинной осью к центру луча. Втягивая или выдвигая стержни, можно компенсировать астигматизм. ^[12]

Электромагнитный [ править ]

Электромагнитные стигаторы — это стигаторы, которые интегрированы в линзы и непосредственно искажают магнитное поле линзы (линз). Это были первые типы стигматоров, которые стали использовать. ^[9]^[12]

Автоматические стигматоры [ править ]

В большинстве случаев астигматизм можно исправить с помощью постоянного поля стигматора, которое регулируется оператором микроскопа. Основная причина астигматизма — неоднородное магнитное поле, создаваемое линзами, обычно не меняется заметно во время сеанса ПЭМ. Недавней разработкой являются стигматоры с компьютерным управлением, которые обычно используют преобразование Фурье изображения для поиска идеальной настройки стигматора. Преобразование Фурье астигматического изображения обычно имеет эллиптическую форму. ^[13] Для стигматического изображения оно круглое, это свойство может использоваться алгоритмами для уменьшения астигматической аберрации. ^[4]

системы Множественные стигматоров

Обычно одного стигмататора достаточно, но ПЭМ обычно содержат три стигматора: один для стигматизации исходного луча, один для стигматизации изображений в реальном пространстве и один для стигматизации дифракционных картин. Их обычно называют конденсаторными, объективными и промежуточными (или дифракционными) стигаторами. ^[14] Для уменьшения линейных искажений предлагается использование трех постпробных стигматоров. ^[15]

См. также [ править ]

Анастигмат — фотообъектив, полностью исправленный для трех основных оптических аберраций.

Ссылки [ править ]

↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . ЦРК Пресс. п. 130. ИСБН 978-1-4200-4555-0 .
^ Питер В. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Эльзевир Наука. ISBN 978-1-4832-8465-1 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . ЦРК Пресс. п. 292. ИСБН 978-1-4200-4555-0 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Баттен, CF (2000). Автофокусировка и коррекция астигматизма в сканирующем электронном микроскопе (Докторская диссертация, инженерный факультет Кембриджского университета).
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Элизабет М. Слейтер; Генри С. Слейтер (30 октября 1992 г.). Световая и электронная микроскопия . Издательство Кембриджского университета. п. 240. ИСБН 978-0-521-33948-3 .
^ Хиллиер, Джеймс; Рамберг, Э.Г. (1947). «Цель магнитно-электронного микроскопа: контурные явления и достижение высокой разрешающей способности». Журнал прикладной физики . 18 (1): 48. Бибкод : 1947JAP....18...48H . дои : 10.1063/1.1697554 . ISSN 0021-8979 .
^ Анджам Хуршид (2011). Оптика и спектрометры сканирующего электронного микроскопа . Всемирная научная. ISBN 978-981-283-667-0 .
^ Питер В. Хоукс; Э. Каспер (24 апреля 1996 г.). Основы электронной оптики: основы геометрической оптики . Академическая пресса. стр. 517–. ISBN 978-0-08-096241-2 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Рике, WD (11 ноября 2013 г.). Магнитно-электронные линзы . Springer Science & Business Media. п. 269. ИСБН 978-3-642-81516-4 .
^ П. Рай-Чоудхури (январь 1997 г.). Справочник по микролитографии, микрообработке и микропроизводству: Микролитография . ИЭПП. п. 154. ИСБН 978-0-85296-906-9 .
^ Питер В. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Эльзевир Наука. п. 369. ИСБН 978-1-4832-8465-1 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Саул Вишницер (22 октября 2013 г.). Введение в электронную микроскопию . Эльзевир Наука. стр. 91–92. ISBN 978-1-4831-4869-4 .
^ Рудная, М.Э.; Ван ден Брук, В.; Дорнбос, RMP; Маттей, РММ; Маубах, JML (2011). «Дефокусировка и коррекция двойного астигматизма в HAADF-STEM». Ультрамикроскопия . 111 (8): 1043–1054. дои : 10.1016/j.ultramic.2011.01.034 . ISSN 0304-3991 . ПМИД 21740867 .
^ Б.Г. Якоби; Л.Л. Казмерски; Д.Б. Холт (29 июня 2013 г.). Микроанализ твердых тел . Springer Science & Business Media. п. 81. ИСБН 978-1-4899-1492-7 .
^ Бишофф М., Хенстра А., Люкен У. и Тимейер ПК (2013). Патент США № 8569693. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

[Orloff2008-130-1] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . ЦРК Пресс. п. 130. ИСБН 978-1-4200-4555-0 .

[Hawkes2013-2] Питер В. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Эльзевир Наука. ISBN 978-1-4832-8465-1 .

[Orloff2008-292-3] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . ЦРК Пресс. п. 292. ИСБН 978-1-4200-4555-0 .

[Batten-4] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Баттен, CF (2000). Автофокусировка и коррекция астигматизма в сканирующем электронном микроскопе (Докторская диссертация, инженерный факультет Кембриджского университета).

[SlayterSlayter1992-240-5] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Элизабет М. Слейтер; Генри С. Слейтер (30 октября 1992 г.). Световая и электронная микроскопия . Издательство Кембриджского университета. п. 240. ИСБН 978-0-521-33948-3 .

[HillierRamberg1947-6] Хиллиер, Джеймс; Рамберг, Э.Г. (1947). «Цель магнитно-электронного микроскопа: контурные явления и достижение высокой разрешающей способности». Журнал прикладной физики . 18 (1): 48. Бибкод : 1947JAP....18...48H . дои : 10.1063/1.1697554 . ISSN 0021-8979 .

[Khursheed2011-7] Анджам Хуршид (2011). Оптика и спектрометры сканирующего электронного микроскопа . Всемирная научная. ISBN 978-981-283-667-0 .

[HawkesKasper1996-8] Питер В. Хоукс; Э. Каспер (24 апреля 1996 г.). Основы электронной оптики: основы геометрической оптики . Академическая пресса. стр. 517–. ISBN 978-0-08-096241-2 .

[MEL-9] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Рике, WD (11 ноября 2013 г.). Магнитно-электронные линзы . Springer Science & Business Media. п. 269. ИСБН 978-3-642-81516-4 .

[Rai-Choudhury1997-10] П. Рай-Чоудхури (январь 1997 г.). Справочник по микролитографии, микрообработке и микропроизводству: Микролитография . ИЭПП. п. 154. ИСБН 978-0-85296-906-9 .

[Hawkes2013-369-11] Питер В. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Эльзевир Наука. п. 369. ИСБН 978-1-4832-8465-1 .

[Wischnitzer2013-12] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Саул Вишницер (22 октября 2013 г.). Введение в электронную микроскопию . Эльзевир Наука. стр. 91–92. ISBN 978-1-4831-4869-4 .

[RudnayaVan_den_Broek2011-13] Рудная, М.Э.; Ван ден Брук, В.; Дорнбос, RMP; Маттей, РММ; Маубах, JML (2011). «Дефокусировка и коррекция двойного астигматизма в HAADF-STEM». Ультрамикроскопия . 111 (8): 1043–1054. дои : 10.1016/j.ultramic.2011.01.034 . ISSN 0304-3991 . ПМИД 21740867 .

[YacobiKazmerski2013-81-14] Б.Г. Якоби; Л.Л. Казмерски; Д.Б. Холт (29 июня 2013 г.). Микроанализ твердых тел . Springer Science & Business Media. п. 81. ИСБН 978-1-4899-1492-7 .

[15] Бишофф М., Хенстра А., Люкен У. и Тимейер ПК (2013). Патент США № 8569693. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]