STEM ที่ตั้งโปรแกรมได้พร้อม EDM Synchrony

ควบคุมปริมาณทุกพิกเซล

Electrostatic Dose Modulator (EDM) คือระบบปิดลำแสงแบบเร็วพร้อมตัวเบี่ยงไฟฟ้าสถิตล่วงหน้าตัวอย่าง รวมถึงระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์ นอกจากนี้ EDM ยังสามารถลดการส่องสว่างของอิเล็กตรอนได้โดยไม่ส่งผลต่อสภาวะการถ่ายภาพ ทำให้ผู้ใช้ TEM และ STEM สามารถควบคุมปริมาณรังสีในตัวอย่างได้มากขึ้น

ตัวเลือก การอัพเกรดแบบซิงโครนัส ยกระดับความสามารถในการจับเวลาและการซิงโครไนซ์ของ EDM ไปอีกระดับ การซิงโครไนซ์สามารถประสานงานกับตัวควบคุม STEM เพื่อติดตามตำแหน่งของลำแสงโพรบขณะที่สแกนทั่วทั้งตัวอย่าง การทำให้ว่างเปล่าด้วยไฟฟ้าสถิตที่รวดเร็วของ EDM จะเปิดลำแสงตามเวลาที่กำหนดในแต่ละพิกเซล หรือทำให้ลำแสงว่างเปล่าเพื่อแยกบริเวณที่ละเอียดอ่อนออกจากโดสทั้งหมด

คุณสมบัติ

คุณสมบัติการซิงโครไนซ์

• ปริมาณที่ตั้งโปรแกรมได้ที่แต่ละพิกเซล STEM พร้อมรูปแบบที่กำหนดเอง

• ความคมชัดของปริมาณรังสีที่ยอดเยี่ยมระหว่างพิกเซลที่อยู่ใกล้เคียง

• ยกเว้นขนาดยาในพื้นที่ที่น่าสนใจที่มีรูปร่างใดๆ

• ดูตัวอย่างรูปแบบขนาดยาและปรับแนวให้เข้ากับโครงสร้างตัวอย่าง

• เวิร์กโฟลว์ที่เป็นมิตรต่อระบบอัตโนมัติ

• ซิงโครไนซ์กับอุปกรณ์เสริมอื่นๆ

ข้อบ่งชี้จำเพาะ

ความสามารถในการซิงโครไนซ์

ปริมาณเป้าหมายไปยังคุณลักษณะตัวอย่าง

ซอฟต์แวร์ Synchrony Dose Painter ที่ใช้งานง่าย ทำให้สามารถปรับแต่งรูปแบบการให้ยาสำหรับแต่ละตัวอย่างได้ 
ซ้าย:ผู้ใช้วาดรูปแบบขนาดยาที่กำหนดเอง (สีเขียว) ซ้อนทับด้วยภาพตัวอย่างของตัวอย่าง การซิงโครไนซ์หมายถึงรูปแบบนี้เพื่อใช้ปริมาณตัวอย่าง คล้ายกับตัวอย่างด้านบน
ขวา:การวัด STEM โดยใช้รูปแบบปริมาณรังสี Synchrony ของผู้ใช้ ได้รับความอนุเคราะห์จากสถาบันโรซาลินด์ แฟรงคลิน สหราชอาณาจักร

รุ่นใช้งานได้:

JEM-ARM200F (ซีเอฟอีจี)

นีโออาร์ม (CFEG)

JEM-F200 (ซีเอฟอีจี)

เจม-ARM300F2

รูปภาพ

รูปแบบปริมาณยาโดยพลการ

ข้อมูลนี้แสดงการควบคุมที่ยอดเยี่ยมโดย Programmable STEM พร้อม EDM Synchrony
(ซ้าย) รูปแบบการทดสอบที่ผู้ใช้กำหนดพร้อมคุณสมบัติความละเอียดสูงที่หลากหลาย ระดับสีเทาในแต่ละพิกเซลจะบอก Synchrony ว่าจะต้องเปิดรับแสงนานเพียงใด รูปแบบการทดสอบนี้ถูกใช้ระหว่างการสแกนอนุภาคนาโนของ Au โดยใช้ JEOL GRAND ARM™2 TEM ส่งผลให้ได้ภาพที่ปรับความสว่าง (ขวา)
อนุภาคนาโนนั้นมองเห็นได้ชัดเจน เช่นเดียวกับกราฟิกโลโก้ รูปแบบการทดสอบ และภาพถ่ายของ TEM จากภาพการมอดูเลต
ได้รับความอนุเคราะห์จากสถาบันโรซาลินด์ แฟรงคลิน สหราชอาณาจักร

โดสเพ้นท์

การวัดสนามมืดวงแหวน* ของแบบจำลองการขูดขีดด้วยทรงกลมลาเท็กซ์ โดยมีการนำหน้ากากรับแสงมาใช้

“คลื่นใหญ่ชายฝั่งคานากาว่า” หน้ากากเปิดรับแสง

Dose Painting สร้างรูปแบบการเปิดรับแสงที่แม่นยำด้วยการซิงโครไนซ์แผ่นกั้นไฟฟ้าสถิตกับการสแกน STEM ที่นี่ เราสาธิตความสามารถนี้โดยเปิดรับแสงภาพอุคิโยะเอะของ Katsushika Hokusai เรื่อง "คลื่นลูกใหญ่นอกชายฝั่งคานากาว่า" ลงบนตัวอย่างจำลองแบบตะแกรงโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอน 200 keV ใน JEM-ARM200F ดังที่เห็นในการเปรียบเทียบระหว่างภาพต้นฉบับกับภาพ Annular Dark Field ที่เขียนโดย Dose Painting การเปลี่ยนแปลงของเฉดสีเทาและรายละเอียดโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนของแต่ละพิกเซลได้รับการสร้างซ้ำได้อย่างสมจริง
รูปแบบดังกล่าวถูกนำไปใช้ใน TEM โดยใช้ซอฟต์แวร์ Dose Painter ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบ Electrostatic Dose Modulator (EDM) Synchrony จาก IDES, Inc. ขั้นแรก ภาพสีของ "The Great Wave off Kanagawa" จะถูกแปลงเป็นมาสก์การเปิดรับแสงระดับสีเทาขนาด 1,024 × 1,024 พิกเซลในรูปแบบ TIFF โดยใช้โปรแกรมแก้ไขกราฟิกแรสเตอร์แบบโอเพนซอร์สและฟรีอย่าง GIMP จากนั้น Dose Painter จะสังเคราะห์มาสก์เป็นลำดับพัลส์ EDM Synchrony จะสั่งให้เครื่องปิดสัญญาณไฟฟ้าสถิตควบคุมเวลาการเปิดรับแสงที่แต่ละพิกเซลของการสแกน STEM เวลาดำเนินการคือ 38.5 μs ต่อพิกเซล และพื้นที่การเปิดรับแสงบนพื้นผิวของแบบจำลองกริดอยู่ที่ประมาณ 6.6 μm × 6.6 μm
กระบวนการนี้สามารถดำเนินการได้บน TEM ที่ติดตั้ง EDM Synchrony โดย IDES การวัดนี้ดำเนินการโดยใช้ Digital Micrograph 3 และ DigiScan 3 โดย Gatan นอกจากนี้ยังรองรับ JEOL TEM Center และ FEMTUS™ อีกด้วย

*เอื้อเฟื้อข้อมูลจาก Lluis Lopez Conesa, PhD, Centers Cientifics i Tecnologics de la Universitat de Barcelona (CCiTUB)

การถ่ายภาพ STEM พื้นที่จริงพร้อมความเสียหายของลำแสงที่ลดลง

เทคโนโลยีการถ่ายภาพ True Area STEM (TAS) พร้อมระบบ Electrostatic Dose Modulator (EDM) Synchrony^*1 สามารถลดความเสียหายของตัวอย่างระหว่างการถ่ายภาพ STEM ได้ EDM Synchrony ถูกผสานเข้ากับระบบ JEOL STEM เพื่อสร้างโซลูชันการปิดช่องว่างแบบ flyback ที่สมบูรณ์ ระบบสแกนมีพื้นที่ก่อนการสแกนที่ไม่สามารถใช้งานได้ ซึ่งการตอบสนองของขดลวดแม่เหล็กจะไม่เป็นเชิงเส้นตามเวลา และไม่สามารถรับข้อมูลได้ อาจเกิดความเสียหายจากรังสีอิเล็กตรอนที่ไม่จำเป็นในพื้นที่ก่อนการสแกนนี้

แอนิเมชั่นหนังสือพลิก(YouTube)

ข้อมูล^*2 ด้านบนเป็นอาร์เรย์ของภาพ STEM ที่ได้จากการใช้ตัวอย่างแร่ทัลก์ในรีเบกไกต์^*3สแกนไปแล้ว 50 ครั้ง แถวบนแสดงภาพที่ได้จากโหมด TAS ในขณะที่แถวล่างแสดงภาพที่ได้จากโหมด TAS ในแถวบน พบว่ามีความเสียหายจากลำแสงอิเล็กตรอนจำนวนมากที่ขอบซ้ายของระยะมองเห็น เนื่องจากความเสียหายที่เกิดจากลำแสงอิเล็กตรอนในบริเวณก่อนการสแกน (นอกระยะมองเห็น) ในทางตรงกันข้าม ในแถวล่างที่ใช้โหมด TAS ไม่พบความเสียหายที่เกิดจากการฉายรังสีแบบ fly-back

• 1.โหมด True Area Scan ใช้ได้กับ EDM Synchrony ในกรณีที่ระบบควบคุม TEM เป็น FEMTUS^TM-MDP ทั้ง EDM Basic และ EDM Synchrony สามารถให้โหมด TAS ได้

• 2.เงื่อนไขการวัด: เครื่องมือ JEM-ARM300F2, แรงดันไฟฟ้าเร่ง 300 kV, กระแสลำแสงอิเล็กตรอน 5 พิโกแอมแปร์, ระยะเวลาดำเนินการ 16 ไมโครวินาที, จำนวนพิกเซล 512 × 512

• 3.ขอบเขตระหว่างฟิลโลซิลิเกต (ทัลค์) และแอมฟิโบล (รีเบกไกต์) ในแร่ใยหินครอซิโดไลต์

การวัด EDS ของการสแกนพื้นที่จริง (TAS) พร้อมลดความเสียหายของลำแสง

TAS ใช้ตัวตัดลำแสงแบบเร็วเพื่อปิดลำแสงอิเล็กตรอนระหว่างการสแกนแบบฟลายแบ็ค ซึ่งไม่มีการรวบรวมข้อมูลใดๆ ในที่นี้ เราเปรียบเทียบการสแกนด้วยหัววัดอิเล็กตรอนแบบมีและไม่มี TAS ในการสแกนแบบทั่วไปที่ไม่มี TAS จะมีการให้ปริมาณรังสีสูงโดยไม่จำเป็นในบริเวณฟลายแบ็ค ทำให้เกิดความเสียหายต่อลำแสงอิเล็กตรอนต่อชิ้นงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวิเคราะห์ระยะยาว เช่น EDS ในทางตรงกันข้าม การสแกนด้วย TAS จะป้องกันปริมาณรังสีที่ไม่จำเป็น โดยเฉพาะในบริเวณฟลายแบ็ค ซึ่งช่วยลดความเสียหายต่อชิ้นงานได้อย่างมาก ส่งผลให้สามารถได้รับข้อมูลที่เสถียร พร้อมกับลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของชิ้นงานระหว่างการวิเคราะห์

แสดงผลการเปรียบเทียบที่ได้จากการทำแผนที่ EDS ด้วยความละเอียดระดับอะตอม (600 เฟรม) ในการสแกนแบบทั่วไป ความเสียหายของตัวอย่างที่มีนัยสำคัญและไม่สม่ำเสมออย่างมากจะปรากฏระหว่างการวิเคราะห์ EDS ระยะยาว ดังจะเห็นได้จากทั้งภาพ STEM และการลดลงของจำนวน Sr Lα ในทางตรงกันข้าม เมื่อใช้ TAS ความเสียหายจะลดลงอย่างมากและภาพยังคงมีความสม่ำเสมอและแทบไม่เปลี่ยนแปลงแม้หลังจากการสแกน 600 ครั้ง ยิ่งไปกว่านั้น จำนวน Sr Lα จะลดลงเพียงเล็กน้อยแม้หลังจากการสแกนด้วยปริมาณรังสีที่สูงมาก ทำให้การวิเคราะห์มีความแม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้น

การลดความเสียหาย STEM โดยใช้ EDM Synchrony

คุณสมบัติ Dose Painting ของตัวควบคุมปริมาณแสงแบบไฟฟ้าสถิต (EDM) Synchrony ช่วยให้สามารถปรับปริมาณแสงอิเล็กตรอนได้สำหรับแต่ละพิกเซล ที่นี่เราจะแสดงตัวอย่างว่า Synchrony สามารถลดความเสียหายของลำแสงอิเล็กตรอนระหว่างการประมวลผล STEM ด้วยความละเอียดระดับอะตอมได้อย่างไร โดยควบคุมบริเวณที่ฉายรังสีด้วยความแม่นยำระดับอะตอม ในการสแกน SrTiO ด้วยความละเอียดระดับอะตอม₃เราจะส่องสว่างเฉพาะบริเวณใกล้กับคอลัมน์อะตอม Sr ที่มีคอนทราสต์สูงเท่านั้น ซึ่งทำให้เราสามารถติดตามโครงตาข่ายผลึกได้ ในขณะที่หลีกเลี่ยงการสัมผัสบริเวณสุญญากาศและคอลัมน์อะตอมอื่นๆ
วิธีนี้ช่วยลดความเสียหายต่อการสแกนได้อย่างมาก ทำให้สามารถวิเคราะห์เชิงปริมาณได้ในช่วงเวลาที่ยาวนาน ด้านล่างนี้ เราจะแสดงการสูญเสียความเข้มของรังสีเอกซ์ที่เล็กน้อยแม้จะสแกนต่อเนื่องเป็นเวลา 10 นาทีแล้วก็ตาม สำหรับผู้ใช้ขั้นสูงที่คุ้นเคยกับการเข้ารหัส อินเทอร์เฟซอัตโนมัติของ Synchrony ช่วยให้คุณปรับแต่งวิธีการนี้สำหรับตัวอย่างของคุณ โดยกำหนดมาสก์การเปิดรับแสงแบบสีเทาตามต้องการโดยอิงจากการสแกนเบื้องต้นที่มีความละเอียดระดับอะตอม วิธีนี้ช่วยให้คุณกำหนดปริมาณรังสีเฉพาะเพื่อลดความเสียหายและปรับปรุงการส่งคืนข้อมูลที่คุณสนใจ

การสแกนปกติ

พร้อมสแกนพื้นที่จริง

พร้อมสแกนพื้นที่จริง + มาส์ก

ภาพ A, B และ C เป็นภาพสนามมืดวงแหวน (ADF) ที่ถ่ายหลังจากฉายรังสีอิเล็กตรอนเป็นเวลา 10 นาที เงื่อนไขการฉายรังสีมีดังนี้: ภาพ A ถ่ายในโหมด STEM มาตรฐาน ภาพ B ถ่ายในโหมด True Area Scan (กล่าวคือ ลำแสงถูกปิดระหว่างการฉายแบบย้อนกลับ) และภาพ C ถ่ายในโหมด True Area Scan ร่วมกับมาสก์โดยใช้ Dose Painting กราฟ D, E และ F แสดงการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของรังสีเอกซ์ของสตรอนเซียมตามปริมาณรังสีที่เพิ่มขึ้นตลอด 10 นาทีของการฉายรังสี ภาพ A สอดคล้องกับ D, B เทียบกับ E และ C เทียบกับ F ทั้งภาพ ADF และการลดทอนความเข้มของรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าการใช้ True Area Scan ร่วมกับ Dose Painting ร่วมกันช่วยลดความเสียหายของตัวอย่างได้อย่างมาก

การทำแผนที่ EDS โดยใช้มาสก์สำหรับภูมิภาคที่มีเวลาตายสูง (องค์ประกอบหนัก)

หากตัวอย่างที่ศึกษาด้วยการทำแผนที่ EDS มีบริเวณที่มีธาตุหนัก บริเวณเหล่านั้นจะก่อให้เกิดรังสีเอกซ์จำนวนมาก ซึ่งจะทำให้เวลาตายเพิ่มขึ้น เนื่องจากรังสีเอกซ์สามารถสะสมตัวได้เร็วกว่าที่เครื่องตรวจจับจะแยกรังสีเอกซ์ออกจากกันได้ ในกรณีรุนแรง แผนที่ EDS อาจแทบไม่แสดงรังสีเอกซ์เลยในบริเวณดังกล่าว แม้ว่าส่วนที่เหลือของตัวอย่างจะถูกทำแผนที่อย่างแม่นยำก็ตาม
ด้วย Dose Painting ที่ใช้ EDM Synchrony ผู้ใช้สามารถกำหนด "mask" ได้อย่างอิสระและควบคุมกระแสลำแสงในแต่ละพิกเซลได้อย่างอิสระและเป็นอิสระ วิธีนี้ช่วยให้คุณลดกระแสในบริเวณที่มีองค์ประกอบหนัก ลดการกองซ้อนของแสง และช่วยให้สามารถดึง EDS จากบริเวณที่มีองค์ประกอบเบาและองค์ประกอบหนักได้ในการสแกนเพียงครั้งเดียว

รูป 1 แสดงผลการทำแผนที่การกระจายตัวของทังสเตน (W) ในตัวอย่างสารกึ่งตัวนำด้วย EDS (FEMTUS™) โดยใช้กระแสลำแสง 1 นาโนแอมแปร์ บางบริเวณมีสีเข้มเกินคาด ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่สามารถตรวจจับรังสีเอกซ์ได้เนื่องจากการสูญเสียการนับจากการกองซ้อน เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยใช้การทำแผนที่ EDS ด้วย Dose Painting
ขั้นแรก เราได้ภาพ HAADF ที่มีระยะการมองเห็นเท่ากัน ความคมชัดในภาพนี้สะท้อนถึงน้ำหนักอะตอมของธาตุที่ประกอบกัน (Z-contrast) จากนั้นจึงปรับเฉดสีเทาของภาพและปรับความสว่างเพื่อสร้าง "หน้ากาก" ซึ่งบริเวณธาตุหนักจะมืด (กระแสการแผ่รังสีต่ำ) และบริเวณธาตุแสงจะสว่าง (กระแสการแผ่รังสีสูง)มะเดื่อ. 2) เมื่อใช้มาส์กนี้ เราได้ทำ Dose Painting EDS ซึ่งทำให้สามารถแมปบริเวณที่มี W ได้อย่างถูกต้อง (การแมปจำนวนสุทธิ) (มะเดื่อ. 3).

มะเดื่อ. 1 แผนที่นับสุทธิ W

มะเดื่อ. 2 มาสก์โดยภาพ ADF ที่กลับด้านด้วยคอนทราสต์

มะเดื่อ. 3 แผนที่นับสุทธิ W โดย Dose Painting โดยใช้มาส์กจากรูปที่ 2

หมายเหตุ: การกำหนดปริมาณรังสีเป็นฟังก์ชันหนึ่งของ EDM Synchrony เนื่องจากระบบวิเคราะห์ EDS เองไม่สามารถรับรู้กระแสการแผ่รังสีที่ตำแหน่งพิกัดแต่ละตำแหน่งได้ จึงยังไม่สามารถใช้งานร่วมกับการวิเคราะห์เชิงปริมาณโดยใช้วิธี ζ - factor ได้ในปัจจุบัน

การถ่ายภาพ DPC แบบแก้ไขเวลาด้วย EDM

เครื่องปรับปริมาณแสงแบบไฟฟ้าสถิต (EDM) ช่วยให้การวัดแบบสโตรโบสโคปเป็นเรื่องง่ายสำหรับ TEM และ STEM ในเอกสารประกอบการใช้งานนี้ การส่องสว่างแบบพัลส์ช่วยเพิ่มความละเอียดของเวลาในการถ่ายภาพแบบดิฟเฟอเรนเชียลเฟสคอนทราสต์ (DPC) โดยใช้เครื่องตรวจจับแบบแบ่งส่วน SAAF Quad ที่มีความเร็วสูงอยู่แล้ว¹. ตัวอย่าง² ติดตั้งอยู่บนชิปในตัวยึดตัวอย่างไบแอสจาก Hummingbird Scientific ในแต่ละพิกเซล STEM เครื่องกำเนิดรูปคลื่นจะเพิ่มแรงดันไบแอสระหว่าง -5 V ถึง +5 V หลังจากเวลาหน่วงที่แปรผัน พัลส์ระดับลอจิกจะถูกส่งไปยังอินพุตของชัตเตอร์ไฟฟ้าสถิตแบบเร็ว เพื่อเปิดลำแสงโพรบเป็นเวลา 2 ไมโครวินาที การรวบรวมข้อมูลสามารถทำได้โดยอัตโนมัติ

โดยการเปลี่ยนแปลงเวลาหน่วงของพัลส์รับแสง ตัวอย่างจะถูกวัดในเวลาที่ต่างกันระหว่างรูปคลื่นไบแอส ภาพ STEM ที่สมบูรณ์จะถูกบันทึกสำหรับแต่ละเวลาหน่วง (แสดงเป็นจุดในแผนภาพเวลาทางด้านซ้าย) แม้ว่าภาพ STEM แต่ละภาพจะใช้เวลาบันทึกมากกว่า 10 วินาที แต่ความละเอียดของเวลาในการวัดจะถูกกำหนดโดยพัลส์รับแสง 2 ไมโครวินาที การกระตุ้นตัวอย่างสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์จับยึดแบบ in-situ, IDES Luminary^TM ไมโครหรือระบบอื่น ๆ ที่สร้างไดนามิกที่ทำซ้ำได้ในตัวอย่าง

ภาพที่เลือกจากการวัด tr-DPC ของตัวเก็บประจุ SiC MOS สนามไฟฟ้าในตัวอย่างจะถูกสังเกตโดยการเบี่ยงเบนของลำแสงที่ตำแหน่งโพรบแต่ละตำแหน่ง ความเข้มในแถวบนของภาพแสดงขนาดของการเบี่ยงเบนนี้ และสีแสดงทิศทาง ความแตกต่างของค่าเหล่านี้บ่งชี้ความหนาแน่นของประจุและคำนวณโดยอัตโนมัติโดยซอฟต์แวร์รับข้อมูล (แถวล่างของภาพ) สนามไฟฟ้าจะรวมตัวที่ส่วนต่อประสานออกไซด์ระหว่าง SiC (ซ้าย) และ Al (ขวา) ที่ t = 15 μs ไบอัสจะข้ามศูนย์โวลต์และสนามไฟฟ้าจะเปลี่ยนขั้ว

1. เงื่อนไขการวัด: เครื่องมือ JEM-F200, แรงดันไฟฟ้าเร่ง 200 กิโลโวลต์, โหมด STEM Lorenz, เวลาหน่วง 50 ไมโครวินาที, จำนวนพิกเซล 512 × 512 แผนภาพการตั้งค่าการทดลองถูกทำให้เข้าใจง่ายยิ่งขึ้น สำหรับข้อมูลการกำหนดค่าโดยละเอียด โปรดติดต่อสำนักงานขาย JEOL ในพื้นที่ของคุณ

2. ตัวอย่างเป็นตัวเก็บประจุ MOS ที่ทำจาก Al, SiO₂และ SiC ชนิด n ความหนา 200 นาโนเมตร จัดทำโดยบริษัท Fuji Electric Co. Ltd.

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

Luminary Ultrafast TEM / ไดนามิก TEM

ระบบกระตุ้นด้วยแสงของชิ้นงาน Luminary Micro Compact

ทฤษฎีสัมพัทธภาพระบบซับเฟรมไฟฟ้าสถิต

EDM Basic (ตัวปรับปริมาณไฟฟ้าสถิต)

ข้อมูลเพิ่มเติม