JEM-Z200MF
Электронный микроскоп без магнитного поля

JEM-Z200MF — это электронный микроскоп с объективом без магнитного поля, который позволяет проводить наблюдения с высоким разрешением без приложения сильного магнитного поля к образцам. В сочетании с корректором аберраций более высокого порядка возможна визуализация с атомным разрешением.

Особенности

Объективная линза без магнитного поля

Объектив JEM-Z200MF состоит из двух линз (FOL/BOL), расположенных над и под образцом. Магнитные поля этих двух линз нейтрализуются в плоскости образца, создавая объектив с бесполевой средой и коротким фокусным расстоянием. Короткое фокусное расстояние приводит к низкой хроматической аберрации и высокой общей стабильности. В сочетании с корректором аберраций более высокого порядка возможна визуализация с атомным разрешением. Магнитное поле в направлении Z может быть приложено к образцу с помощью встроенных катушек, расположенных вокруг самой линзы.

Двойной корректор

JEM-Z200MF оснащен системой двойной коррекции как со стороны освещения, так и со стороны формирования изображений, что позволяет получать изображения высокого разрешения как в СТЭМ, так и в ТЭМ.

Система освещения

Корректор STEM может работать в двух режимах: один подходит для наблюдений с высоким разрешением, другой идеально подходит для высокочувствительных исследований DPC.

Режим большого угла конвергенции

Идеально подходит для наблюдений с высоким разрешением.

200 кВ, МХРП

Угол схождения:
20 мрад (полуугол)
(с апертурой CL 40 мкм)

Режим малого угла конвергенции

Идеально подходит для наблюдений DPC STEM.

200 кВ, МХРП

Угол схождения:
1.0 мрад (полуугол)
(с апертурой CL 10 мкм)

Система визуализации

С помощью JEM-Z200MF теперь можно переключаться между режимом CV (обычный) для наблюдения в темном поле и режимом HR (высокое разрешение) для наблюдения в светлом поле нажатием одной кнопки.

Характеристики

* MHRP: полюсный наконечник с высоким разрешением, не создающий магнитного поля MWGP: полюсный наконечник с широким зазором, не создающий магнитного поля

Скачать буклет

Пожалуйста, свяжитесь с любым местным офисом. 

Приложения

Визуализация распределения электрического/магнитного поля в атомном масштабе

Дифференциальная фазово-контрастная визуализация (DPC)

Электрические и магнитные поля можно визуализировать с помощью метода DPC-STEM, который измеряет небольшие отклонения электронного пучка, вызванные полями внутри образца, с помощью сегментированных или пиксельных детекторов.

Принцип DPC-STEM

Изображение ADF STEM

DPC STEM изображение

Наблюдение за распределением магнитного поля (комнатная температура) антиферромагнитного гематита при атомном разрешении с использованием DPC STEM.
Симметрия кристалла гематита была использована для удаления информации об электрическом поле, а магнитное распределение визуализировалось путем усреднения по всем элементарным ячейкам. Цвета указывают направление и силу магнитного поля.
Y. Kohno и др., Природа 602234 (2022)

Уменьшение эффектов дифракционного контраста в DPC-STEM

Система наклонного сканирования

JEM-Z200MF оснащен специальной системой отклонения луча, что позволяет изменять угол падения электронного луча. Получение нескольких изображений DPC STEM при разных углах падения и последующее наложение отдельных изображений снижает эффект дифракционного контраста, как показано ниже. (усредненный наклонно-сканирующий DPC STEM, tDPC-STEM)

Принцип tDPC-STEM

Сканирование наклона ВЫКЛ.

Сканирование наклона ВКЛ.

Сравнение изображений DPC TEM Nd₂Fe₁₄B с использованием системы Tilt-Scan и без нее.
Эти изображения наблюдались вдоль оси легкого намагничивания. Стрелки на изображениях указывают положения доменных стенок.
При использовании системы Tilt-Scan дифракционный контраст, вызванный выделениями, значительно снижается, и границы доменных стенок можно четко наблюдать.

Галерея

Высокое разрешение STEM

Сочетание объективной линзы без магнитного поля с системой двойного корректора со стороны зонда обеспечивает атомное разрешение STEM в условиях отсутствия магнитного поля. Режим большого угла конвергенции обеспечивает наблюдение STEM с высоким пространственным разрешением порядка 0.1 нм.

Изображение HAADF STEM симметричной наклонной границы зерна Σ9 {221} бикристалла Fe-3mass%Si. На вставке показано усредненное по элементарной ячейке изображение границы зерна. Корректируя сферическую аберрацию системы освещения, становится возможным наблюдать границы зерна Fe.
Т. Секи и др., Несоразмерная атомная структура границ зерен,
Природа связи 14, 7806 (2023), Рис. 1

Магнит из неодима и железа и бора (Nd₂Fe₁₄B) Изображение HAADF-STEM высокого разрешения, полученное вдоль направления [001], и соответствующая модель FFT.
Отображаемый оранжевый круг соответствует передаче информации на 1Å. Изображение STEM было сформировано путем суммирования 30 изображений с компенсацией дрейфа.

Высокое разрешение ПЭМ в режиме HR

Режим HR позволяет проводить наблюдения в просвечивающем электронном микроскопе при большем увеличении в условиях отсутствия магнитного поля. В сочетании с корректором сферической аберрации на стороне изображения можно получать изображения просвечивающего электронного микроскопа с разрешением атомной решетки.

Изображения наночастиц магнетита (Fe₃O₄).
Корректируя сферическую аберрацию объектива, можно изучать атомное расположение магнитных частиц.

Изображение ПЭМ в светлом и темном поле в режиме CV

Связывание физических и магнитных структурных характеристик упрощается с помощью JEM-Z200MF. В режиме CV плоскость дифракции выравнивается с плоскостью апертуры объектива, что позволяет легко выбирать дифракционные характеристики для создания изображений магнитных материалов в светлом и темном поле.

Светлопольные и темнопольные изображения дислокаций в образце чистого железа.
Дислокации вводились путем деформации образца на 5% при температуре жидкого азота.
Желтые круги указывают положение апертуры объектива. Направление падения: около <001>
Данные предоставлены: профессором Казуто Аракавой, Университет Симанэ

Метод Лоренца-ТЭМ/Френеля

Используя TEM с обычной линзой объектива, необходимо выключить линзу объектива, чтобы наблюдать структуры магнитных доменов. С JEM-Z200MF магнитные домены легко наблюдать при нормально возбужденной линзе объектива.

Недофокусированное изображение/значение расфокусировки -800 мкм

Наблюдение магнитных доменов в тонкой пленке пермаллоя (Fe₂₂Ni₇₈) с использованием метода Френеля.
Черно-белые стрелки указывают положение доменных стенок.
Рис. а Остаточное состояние тонкой пленки пермаллоя
Рис. б-г С помощью катушек, создающих магнитное поле, которые окружают линзу объектива, вдоль оси Z прикладывается внешнее магнитное поле.
Образец предоставлен: доктором Такуми Санномия, Токийский технологический институт

Связанная ссылка

«Прямое наблюдение электрических полей, индуцированных пространственным зарядом на границах зерен оксидов»
Сатоко Тояма, Такехито Секи, Бин Фэн, Юичи Икухара и Наоя Сибата
Nature Communications Volume 15, Номер статьи: 8704 (2024)

«Несоразмерная атомная структура границ зерен»
Такехито Секи, Тошихиро Футазука, Нобусато Морисигэ, Рё Мацубара, Юичи Икухара и Наоя Сибата
Nature Communications Volume 14, Номер статьи: 7806 (2023)

«Наблюдение в реальном пространстве двумерного электронного газа на гетероинтерфейсах полупроводников»
Сатоко Тояма, Такехито Секи, Юя Канитани, Ёсихиро Кудо, Сигэтака Томия, Юичи Икухара и Наоя Сибата
Nature Nanotechnology том 18, страницы 521–528 (2023)

«Визуализация собственных магнитных полей антиферромагнетика в реальном пространстве»
Юджи Коно, Такехито Секи, Скотт Д. Финдли, Юичи Икухара и Наоя Сибата
Nature том 602, страницы 234–239 (2022)

Электронная микроскопия с атомным разрешением в среде без магнитного поля
Н. Сибата, Ю. Коно, А. Накамура, С. Моришита, Т. Секи, А. Кумамото, Х. Савада, Т. Мацумото, С.Д. Финдли и Ю. Икухара
Nature Communications Volume 10, Номер статьи: 2308 (2019)

Подробнее