Elektronowa mikroskopia emisyjna jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin mikroskopowych technik pomiarowych powierzchni w ostatniej dekadzie. W przeciwieństwie do STM i SEM, w mikroskopii emisyjnej każdy punkt oświetlonej elektronami lub fotonami powierzchni jest jednocześnie źródłem elektronów o natężeniach odzwierciedlających lokalną strukturę elektronową materii. W układzie elektrooptycznym pojawiają się naprzemiennie dwa komplementarne obrazy zawierające informację z przestrzeni położeń (płaszczyzna obrazowa) oraz z przestrzeni wektora falowego (płaszczyzna dyfrakcyjna). W dotychczasowych rozwiązaniach tylko jedna z tych płaszczyzn mogła być rejestrowana w trakcie eksperymentu. Przełączanie między projekcją płaszczyzny dyfrakcyjnej i obrazowej wymagało bowiem nie tylko zmiany ustawień soczewek elektrooptycznych, ale również czasochłonnego przemieszczenia blendy kontrastowej i polowej. Nowatorska koncepcja zbudowanego w ramach projektu IniTech I we Wrocławskim Parku Technologicznym spektromikroskopu DEEM (Dual Electron Emission spectroMicroscope) pozwala na jednoczesną obserwację płaszczyzny dyfrakcyjnej i obrazowej. Efekt ten uzyskano dzięki zastosowaniu dwóch niezależnych kolumn obrazujących oraz kompensującego błędy chromatyczne i sferyczne deflektora wiązki elektronowej. Ilustracja przedstawia Spektromikroskop wraz ze stanowiskiem pomiarowym:

Składa się on z dwóch wzajemnie obróconych sferycznych elementów: analizatora- odchylającego wiązkę o 80^o oraz kompensatora- odchylającego wiązkę o -80^o, co prowadzi do równoległego przesunięcia osi elektrooptycznej. Na osiach: pierwotnej oraz równolegle przesuniętej umiejscowione są wspomniane kolumny obrazujące, ustawione na projekcję na dwóch niezależnych ekranach płaszczyzny obrazowej i dyfrakcyjnej. Przełączanie wiązki pomiędzy tymi kolumnami z częstotliwościami od wideo do GHz pozwala na jednoczesną rejestrację dwuwymiarowej informacji z przestrzeni pędów i położeń (z rozdzielczością 20nm) w trakcie obserwowanego procesu. Wykorzystanie w spektromikroskopie DEEM dyspersyjnych właściwości pierwszego elementu odchylającego (analizatora) prowadzi do uzyskania informacji o lokalnej strukturze elektronowej obserwowanej materii. Umiejscowiony na wyjściu z analizatora detektor mierzy sygnał elektronowy w funkcji energii. Blenda dyspersyjna pozwala na selekcję ze spektrum elektronowego charakterystycznych dla obserwowanej materii elektronów z rozdzielczością 100meV i wykorzystanie ich w procesie obrazowania w drugim elemencie odchylającym (kompensatorze). Prowadzi to do uzyskania nowatorskiej i unikalnej w mikroskopii elektronowej możliwości rejestracji chemicznie selektywnych obrazów powierzchni (chemical mapping) oraz energetycznie przefiltrowanych obrazów dyfrakcyjnych jednocześnie.  Warunkiem uzyskania kontrastu chemicznego jest możliwość oświetlenia obserwowanego fragmentu powierzchni wysoko energetyczną wiązką elektronów lub fotonów. Obok możliwości wykorzystania światła synchrotronowego (np. XFEL, NCPE w Krakowie, BESSY, ELETTRA, ESRF etc.), DEEM można wyposażyć w działo Auger emitujące elektrony o energii 3keV, co umożliwia uzyskanie pełnej informacji chemicznej w warunkach laboratoryjnych.

Spektromikroskop DEEM jest uniwersalnym obrazującym urządzeniem analitycznym, pozwalającym na jednoczesną rejestrację w czasie rzeczywistym wielu istotnych parametrów procesów (również nieodwracalnych) zachodzących na powierzchni (epitaksja, kataliza, dyfuzja, segregacja, korozja, desorpcja, przejścia fazowe, itp.) w funkcji temperatury, czasu, naprężeń, ekspozycji, itp., co otwiera nowe możliwości w inżynierii materiałowej i badaniach materii.

• Legal notice:
  

  Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
  The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
  In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: https://science24.com/paper/23259 must be provided.

1. DEEM: a novel electron spectromicroscope