Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Электронная голография - это голография с электронными волнами. Деннис Габор изобрел голографию в 1948 году [1], когда попытался улучшить разрешение электронного микроскопа. Первые попытки выполнить голографию с помощью электронных волн были сделаны Хейном и Малви в 1952 году; [2] они записали голограммы кристаллов оксида цинка с электронами 60 кэВ, демонстрируя реконструкции с разрешением примерно 1 нм. В 1955 г. Г. Мёлленштедт и Х. Дюкер [3] изобрели бипризму электронов. что позволяет записывать электронные голограммы во внеосевой схеме. Существует много различных возможных конфигураций электронной голографии, более 20 из которых были задокументированы в 1992 году Коули. [4] Обычно для выполнения голографических измерений требуется высокая пространственная и временная когерентность (то есть низкий разброс по энергии) электронного луча.

Голография высокоэнергетических электронов во внеосевой схеме [ править ]

Электронная голография с электронами высоких энергий (80-200 кэВ) может быть реализована в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) во внеосевой схеме. Электронный пучок разделяется на две части очень тонкой положительно заряженной проволокой. Положительное напряжение отклоняет электронные волны так, что они перекрываются и создают интерференционную картину из равноотстоящих полос.

Иллюстрация к внеосевой электронной голографии в просвечивающем электронном микроскопе.

Реконструкция внеосевых голограмм производится численно и состоит из двух математических преобразований. [5] Во- первых, преобразование Фурье от голограммы выполняется. Результирующее комплексное изображение состоит из автокорреляции (центральная полоса) и двух взаимно сопряженных боковых полос. Только одна боковая полоса выбирается путем применения фильтра нижних частот (круглая маска) с центром на выбранной боковой полосе. Центральная полоса и двойная боковая полоса установлены на ноль. Затем выбранная боковая полоса перемещается в центр сложного изображения и применяется обратное преобразование Фурье. Результирующее изображение в объектной области является комплексным, и, таким образом, восстанавливаются распределения амплитуды и фазы функции объекта.

Электронная голография в поточной схеме [ править ]

Оригинальная голографическая схема Денниса Габора представляет собой встроенную схему, что означает, что опорная волна и объектная волна имеют одну и ту же оптическую ось. Эта схема также называется точечной проекционной голографией . Объект помещается в расходящийся пучок электронов, часть волны рассеиваются объект (объектная волна) , и это мешает нерассеянной волне (опорная волна) в плоскости детектора. Пространственная когерентность в поточной схеме определяется размером источника электронов. Голография с низкоэнергетическими электронами (50-1000 эВ) может быть реализована в поточной схеме. [6]

Схема встроенной электронной голографии.

Электромагнитные поля [ править ]

Важно защитить интерферометрическую систему от электромагнитных полей, так как они могут вызвать нежелательные фазовые сдвиги из -за эффекта Ааронова-Бома . Статические поля приведут к фиксированному смещению интерференционной картины. Понятно, что каждый компонент и образец должны быть должным образом заземлены и экранированы от внешнего шума.

Приложения [ править ]

На этом изображении видна электронная голограмма латексной сферы на углеродном покрытии с частицами золота (черные точки), в нижней части изображения - вакуум. Бипризма находится примерно над вакуумным краем; параллельно этому краю видны фазовые плоскости интерферограммы, которая является частью изображения и из которой может быть извлечена фазовая информация.

Электронная голография обычно используется для изучения электрических и магнитных полей в тонких пленках [7] [8], поскольку магнитные и электрические поля могут сдвигать фазу мешающей волны, проходящей через образец. [9]

Принцип электронной голографии можно применить и к интерференционной литографии . [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Габор, Д. (1948). «Новый микроскопический принцип» . Природа . ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 161 (4098): 777–778. DOI : 10.1038 / 161777a0 . ISSN  0028-0836 .
  2. ^ Haine, ME; Малви, Т. (1952-10-01). «Формирование дифракционного изображения с электронами в дифракционном микроскопе Габора». Журнал Оптического общества Америки . Оптическое общество. 42 (10): 763. DOI : 10,1364 / josa.42.000763 . ISSN 0030-3941 . 
  3. ^ Möllenstedt, G .; Дюкер, Х. (1956). "Beobachtungen und Messungen an Biprisma-Interferenzen mit Elektronenwellen". Zeitschrift für Physik (на немецком языке). ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 145 (3): 377–397. DOI : 10.1007 / bf01326780 . ISSN 1434-6001 . 
  4. Перейти ↑ Cowley, JM (1992). «Двадцать форм электронной голографии». Ультрамикроскопия . Elsevier BV. 41 (4): 335–348. DOI : 10.1016 / 0304-3991 (92) 90213-4 . ISSN 0304-3991 . 
  5. ^ Леманн, Майкл; Лихте, Ханнес (2002). "Учебное пособие по внеосевой электронной голографии". Микроскопия и микроанализ . Издательство Кембриджского университета (CUP). 8 (6): 447–466. DOI : 10.1017 / s1431927602020147 . ISSN 1431-9276 . 
  6. ^ Финк, Ханс-Вернер; Стокер, Вернер; Шмид, Хайнц (1990-09-03). «Голография с низкоэнергетическими электронами». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 65 (10): 1204–1206. CiteSeerX 10.1.1.370.7590 . DOI : 10.1103 / physrevlett.65.1204 . ISSN 0031-9007 .  
  7. ^ Лихте, Ханнес (1986). «Электронная голография приближается к атомному разрешению». Ультрамикроскопия . Elsevier BV. 20 (3): 293–304. DOI : 10.1016 / 0304-3991 (86) 90193-2 . ISSN 0304-3991 . 
  8. ^ Тономура, Акира (1987-07-01). «Приложения электронной голографии». Обзоры современной физики . Американское физическое общество (APS). 59 (3): 639–669. DOI : 10,1103 / revmodphys.59.639 . ISSN 0034-6861 . 
  9. ^ RE Дунин-Борковский и др., Micros. Res. и Тех. 64, 390 (2004).
  10. ^ Огай Keiko; Мацуи, Синдзи; Кимура, Ёсихидэ; Симидзу, Рюичи (1993-12-30). «Подход к нанолитографии с использованием электронной голографии». Японский журнал прикладной физики . Японское общество прикладной физики. 32 (Часть 1, № 12B): 5988–5992. DOI : 10.1143 / jjap.32.5988 . ISSN 0021-4922 .