Использование детектора «на просвет» STEM производства TESCAN.

Использование детектора «на просвет» STEM производства TESCAN. Практические советы

Гистологический срез

1. При взаимодействии пучка высокоэнергетических электронов с поверхностью образца генерируется множество различных сигналов. Классический режим работы сканирующего электронного микроскопа – это регистрация сигналов, ОТРАЗИВШИХСЯ ОТ поверхности образца. Но при наличии детектора на просвет STEM возможно также зарегистрировать те электроны, которые ПРОШЛИ СКВОЗЬ образец. Естественно, в отличие от классического варианта, образец для STEM должен быть тонким. Наличие детектора STEM бюджетным способом придает сканирующему электронному микроскопу часть функционала просвечивающего электронного микроскопа.

2. Средняя толщина образца для работы с детектором STEM должна быть порядка 100 нм. Если удается приготовить более тонкий образец, то будет проще получать изображения. Более толстый образец, соответственно, будет труднее пробить насквозь пучком электронов, и количество полезного сигнала уменьшится. При работе с металлическими фольгами имеет смысл утонять их вплоть до разрыва. Тогда непосредственно рядом с разрывом толщина фольги будет очень мала и доступна для исследований с помощью STEM.

3. Если образец в виде тонкой фольги или в виде пленки, вырезанной ультрамикротомом, то его кладут на специальную сеточку (стандартный расходный материал для просвечивающей электронной микроскопии). Внешний диаметр сеточки 5 мм, внутренний (доступный для наблюдения в STEM) диаметр 3.05 мм. Чаще всего сеточки медные, хотя бывают и из других металлов. Если же образец в виде мельчайших частиц (например, фуллерены, нано-трубки), то вместо простой металлической сеточки используют сеточку с натянутой на нее подложкой, например, из формвара.

4. Чтобы получить STEM-изображения, надо В ПЕРЧАТКАХ ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ТЕХНИКИ 1) закрепить сеточку с образцом в держателе STEM, 2) поставить всю сборку STEM на карусель TESCAN (сборка включает в себя и держатель с сеточкой, и собственно детекторы), 3) вставить разъем детектора STEM в соответствующий порт внутри камеры, 4) убедиться, что провод, идущий от детектора STEM, не попадет в механизмы перемещения столика при дальнейшем движении столика (на этом этапе перед закрытием дверцы камеры лучше не оставлять столик в крайних положениях), 5) закрыть дверцу, откачать вакуум и работать с микроскопом, как обычно, 6) активировать детектор светлого поля STEM или детектор темного поля STEM предельно просто – это доступно в выпадающем списке доступных детекторов (там же, где выбираются SE или BSE).

5. Детектор светлого поля регистрирует те электроны первичного пучка, что прошли сквозь образец, детектор темного поля – те, что рассеялись на неоднородностях плотности образца и отклонились в сторону от первоначального направления. В первом приближении можно считать, что изображения темного и светлого полей инверсны друг к другу. Зачастую из двух изображений (темного поля и светлого поля) выбирают то, которое кажется эстетически более привлекательным.

Полые углеродные нанотрубки на подложке из формвара

6. Что касается выбора ускоряющего напряжения сканирующего электронного микроскопа, то это зависит от поставленных задач: - с одной стороны, если необходимо исследовать толстые образцы либо образцы высокой плотности, то выгодно использовать ускоряющие напряжения как можно выше. Например, при ускоряющем напряжении 30 кВ электроны пучка приобретают энергию 30 кэВ, и с такой энергией есть шанс пробить образец насквозь пучком электронов и получить хоть какой-то сигнал на датчиках STEM-детектора; - с другой стороны, если образцы имеют малую плотность (например, биологические срезы), то возникает обратная проблема – электроны большой энергии проходят сквозь такой образец, практически его не замечая, и тогда изображение в STEM-детекторе получается почти однородным. Если в этой ситуации снизить ускоряющее напряжение, то электроны малой энергии начнут «вязнуть» и дифрагировать даже на небольших вариациях плотности образца, и тогда на STEM-изображении появятся контуры, соответствующие этим вариациям плотности, т.е. изображение станет контрастным.

7. Обычно с помощью STEM-детектора изучают объекты при больших увеличениях. Значит, пригодятся все советы, связанные с работой при больших увеличениях. При этом стоит помнить, что из-за конструкции держателя сеточка находится немного НИЖЕ, чем край держателя. Значит, запас по уменьшению рабочего расстояния (WD) без того, чтобы коснуться полюсного наконечника, надо оценивать ОТ ПОВЕРХНОСТИ ДЕРЖАТЕЛЯ, а не от образца на сеточке.

Фуллерены С60 на подложке из формвара

8. Если при длительном сканировании текущего поля при больших увеличениях начинают сказываться эффекты нагара, то рекомендуется пользоваться опцией Сдвиг изображения. После тщательной фокусировки и коррекции астигматизма можно мгновенно переместиться на соседний «свежий» участок образца с помощью именно сдвига пучка электронов, а не перемещения столика.