- Для объективов с коррекцией астигматизма фотообъективов см. Анастигмат .
Стигматор является компонентом электронных микроскопах , что уменьшает астигматизм пучка путем наложения слабого электрического или магнитного квадрупольного поля на электронный пучок.
Задний план
Для ранних электронных микроскопов - между 1940-ми и 1960-ми годами [1] - астигматизм был одним из основных факторов, ограничивающих производительность. [2] Источники этого астигматизма включают смещенные объективы, неоднородные магнитные поля линз, линзы, которые не являются идеально круглыми, и загрязнение апертуры объектива. [3] [4] [5] Особенно трудно было предотвратить астигматизм, вызванный неоднородными магнитными полями, который, в свою очередь, вызывает неоднородную силу линз. Следовательно, чтобы улучшить разрешающую способность, пришлось скорректировать астигматизм. [6] Первые коммерчески используемые стигматоры на электронных микроскопах были установлены в начале 1960-х годов. [1]
Стигматическая коррекция выполняется с помощью электрического или магнитного поля, перпендикулярного лучу. [7] Регулируя величину и азимут поля стигматора, можно компенсировать асимметричную астигматизацию. [5] Стигматоры создают слабые поля по сравнению с электромагнитными линзами, которые они корректируют, так как обычно требуется лишь небольшая коррекция. [8]
Количество полюсов
Стигматоры создают квадрупольное поле и, таким образом, должны состоять по крайней мере из четырех полюсов, но также используются гексапольные, [9] октопольные и 12-полюсные стигматизоры, из которых наиболее распространены октопольные стигматоры . [10] [11] Стигматизаторы октополя (или более высокого порядка полюсов) также создают квадрупольное поле, но используют свои дополнительные полюса для выравнивания наложенного поля с направлением эллиптичности стигматизации. [3]
Типы
Магнитный стигматор
Магнитный стигматор представляет собой слабую цилиндрическую линзу, которая может корректировать цилиндрическую составляющую луча. Он может состоять из металлических стержней, создающих магнитное поле, которые вставляются длинной осью к центру пучка. Втягивая или выдвигая стержни, можно компенсировать астигматизм. [12]
Электромагнитный
Электромагнитные стигматоры - это стигматоры, которые интегрированы с линзами и непосредственно деформируют магнитное поле линзы (линз). Это были первые использованные типы стигматоров. [9] [12]
Автоматические стигматоры
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 во время сеанса ПЭМ. Недавняя разработка - стигматоры с компьютерным управлением, которые обычно используют преобразование Фурье изображения, чтобы найти идеальную настройку стигматора. Преобразование Фурье астигматического изображения обычно имеет форму эллипса. [13] Для стигматического изображения оно круглое, это свойство может использоваться алгоритмами для уменьшения астигматической аберрации. [4]
Системы множественных стигматоров
Обычно достаточно одного стигматора , но ТЕА 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) стигматорами. [14] Для уменьшения линейных искажений предлагается использовать три стигматора после выборки [15]
Рекомендации
- ^ a b Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . CRC Press. п. 130. ISBN 978-1-4200-4555-0.
- ^ Питер У. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Elsevier Science. ISBN 978-1-4832-8465-1.
- ^ а б Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . CRC Press. п. 292. ISBN. 978-1-4200-4555-0.
- ^ а б Баттен, CF (2000). Автофокусировка и коррекция астигматизма в сканирующем электронном микроскопе (докторская диссертация, факультет инженерии Кембриджского университета).
- ^ а б Элизабет М. Слейтер; Генри С. Слейтер (30 октября 1992 г.). Световая и электронная микроскопия . Издательство Кембриджского университета. п. 240. ISBN 978-0-521-33948-3.
- ^ Хиллер, Джеймс; Рамберг, EG (1947). «Цель магнитного электронного микроскопа: контурные явления и достижение высокой разрешающей способности». Журнал прикладной физики . 18 (1): 48. DOI : 10,1063 / 1,1697554 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Анджам Хуршид (2011). Оптика и спектрометры сканирующих электронных микроскопов . World Scientific. ISBN 978-981-283-667-0.
- ^ Питер У. Хоукс; Э. Каспер (24 апреля 1996 г.). Принципы электронной оптики: основы геометрической оптики . Академическая пресса. стр. 517–. ISBN 978-0-08-096241-2.
- ^ а б Рике, WD (11 ноября 2013 г.). Магнитные электронные линзы . Springer Science & Business Media. п. 269. ISBN. 978-3-642-81516-4.
- ^ П. Рай-Чоудхури (январь 1997 г.). Справочник по микролитографии, микрообработке и микротехнологии: микролитография . ИЭПП. п. 154. ISBN 978-0-85296-906-9.
- ^ Питер У. Хоукс (6 ноября 2013 г.). Начало электронной микроскопии . Elsevier Science. п. 369. ISBN. 978-1-4832-8465-1.
- ^ а б Сол Вишнитцер (22 октября 2013 г.). Введение в электронную микроскопию . Elsevier Science. С. 91–92. ISBN 978-1-4831-4869-4.
- ^ Рудная, МЭ; Van den Broek, W .; Doornbos, RMP; Маттей, RMM; Маубах, JML (2011). «Коррекция дефокусировки и двойного астигматизма в HAADF-STEM». Ультрамикроскопия . 111 (8): 1043–1054. DOI : 10.1016 / j.ultramic.2011.01.034 . ISSN 0304-3991 . PMID 21740867 .
- ^ Б.Г. Якоби; Л.Л. Казмерский; DB Holt (29 июня 2013 г.). Микроанализ твердых тел . Springer Science & Business Media. п. 81. ISBN 978-1-4899-1492-7.
- ^ Бишоф, М., Henstra, А., Luecken, У., & Tiemeijer, ПК (2013). Патент США № 8,569,693. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.