原位

实时观察生长过程、化学反应和氧化、辐射效应、机械、磁性和铁电性能。

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概述: 

什么是 原位 显微术?

原位 透射电子显微术将透射电子显微镜 (TEM) 的成像能力与某些外部激源的加载相结合以观察样品的实时动态过程。 目前,有许多种系统和样品杆可以用来对样品施加不同的外场刺激来研究在偏压、机械应变/变形、加热、冷却、气体或液体环境的引入或仅仅是强电子束辐照状况下的动态过程。

过去,各种反应和系统动力学信息可记录在录像带上。在此基础上,截屏程序的出现,能够记录低分辨率的定性视频,使您能够以视频帧率,例如以30帧/秒(fps)的速度,来可视化反应情况。

现在,随着数据传输速度和数据处理能力的提升,配备了Gatan的原位相机,您可以直接对传感器输出来进行大规模数据集的记录和管理。在一次原位实验中,利用原位相机捕获的每一帧原始、定量的数据,都能被直接存储到磁盘,并以单帧图像或可回放视频的形式进行处理。此外,各种算法或脚本(例如求和、漂移校正、像素合并等)能够对采集数据进行后处理,以提取数据中的有用部分,例如下面视频所示。Gatan原位相机附带的内建管理工具使您能够轻松的对数据进行分离和提取,从而对处理后的数据进行分析,来对加载于系统的刺激导致的效应进行定量化。这一数据采集和后处理的工作流程大大提高了一次电镜机时中能够进行的实验数量。同时这一提升也使得以前无法达到的时间与空间分辨率成为可能,亚毫秒的时间分辨率,使得对于以前来说发生太快的反应能够被采集,也使得以前不为人知的动态过程得以解析。

该数据显示了Gatan OneView® IS相机与DENSsolutions Wildfire加热杆在1300°C下互相配合的稳定性。以优异空间与时间分辨率捕获到紧随温度变化发生的颗粒形貌变化过程。我们无法先验的知道到底哪个(或哪些)颗粒将发生变化,但由于OneView IS相机的大视场,这些颗粒都能够被以同样的空间分辨率同时记录下来。

主视频以10倍速率进行回放,而颗粒形状变化的回放速度为2倍。内插视频进行了放大,以显示晶格条纹的解析。 

该视频未进行过漂移校正或剪裁。视频进行了帧叠加平均以提高信噪比。样品:SiO2上的Ru

SiNx上蒸镀的Au薄膜的烧结过程由Gatan Rio® 16 IS(原位)相机拍摄。样品通过DENSsolutions Wildfire加热杆加热到650 °C。该视频通过Gatan Microscopy Suite®软件的IS player进行了漂移校正与裁剪。 

该数据显示了在CeO2纳米颗粒表面单独原子柱的运动状况,以400 fps记录。这一运动是由室温下电子束的辐照所引起的。K2® IS相机的时间分辨率使得这一运动过程能够得到观察。

该视频以两个不同的速度进行回放(真实速度的1/2和1/10),使得该视频中显著发生原子柱运动的部分以更慢的速度进行回放以体现细节。即便在慢速的部分,也进行了跳帧处理,因为该视频的帧率为30 fps,而原始数据的1/10速度为40 fps。

该视频进行了漂移校正、背底扣除、图像过滤与裁剪。 

资源:

 

应用

通过原位4D STEM监测随机取向的结晶过程

通过原位4D STEM监测随机取向的结晶过程

六方冰的原子分辨成像

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使用多帧原位谱成像实现剂量分割

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使用K3 IS相机进行电子叠层成像研究:解析SrTiO3中的氧元素.

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CuO heating results from 100 to 540 ºC, showing copper oxidation state and oxygen ELNES maps produced using standards-based EELS quantification.

Automated in-situ spectrum imaging with synchronized stimulus control

通过多帧原位谱成像获取辐照敏感聚合物的相分布

通过多帧原位谱成像获取辐照敏感聚合物的相分布

使用剂量分割模式,多帧采集原位谱成像数据

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原位观察 Pt 岛退火溶入Ru 枝状纳米结构以制备单原子催化剂

原位观察 Pt 岛退火溶入Ru 枝状纳米结构以制备单原子催化剂

Sn (Tin) nanoparticle melting and crystallizing as the temperature oscillated

Extensible real-time data processing with Python in DigitalMicrograph

Fourier filtered overlays showing the α (purple) and β (red) phases as the hydrogenation takes place

In-situ lattice-resolution imaging of hydrogen absorption into nanoparticles

Frames showing slow copper dendrite growth

Observing beam-induced dendritic growth over two different timescales

MoS2上碳纳米颗粒团聚的低剂量成像

MoS2上碳纳米颗粒团聚的低剂量成像

锂金属电池的固体电解质界面膜成像

锂金属电池的固体电解质界面膜成像

Low magnification, low-dose, TEM images of one Molybdenum disulfide grain boundary region before and after biasing to 1 V potential

Electric field-induced structural dynamics in MoS2 observed using in-situ transmission electron microscopy

Graphene imaged at 200 kV

Imaging of graphene at 200 kV using electron counting

Imaging ions at a liquid-solid interface

Imaging discrete ions at a liquid-solid interface using low-dose cryo-EM and electron counting

Schematic of MoS2/hBN sample analyzed

Electric field mapping in 2D heterostructures using differential phase contrast

Lithiation progressed under -6 V of potential, where the Li-ions traveled down the inner wall of the CNT and alloyed with the NiS

Dynamic in-situ lithiation of NiS-filled carbon nanotubes

Crystallographic grain boundary classification of 2D tellurene

Grain boundary structure of two-dimensional tellurium revealed by 4D STEM

K3 IS: 低剂量电子显微术遇上催化研究

K3 IS: 低剂量电子显微术遇上催化研究

 

Posters

Continuous EELS Spectrum Imaging of Nano-Droplet Crystallization Heterogeneity

Continuous EELS spectrum imaging of nano-droplet crystallization heterogeneity - EMC 2024 

Rapidly analyzing in-situ videos to track lattice spacing

Gigabytes to megabytes – Rapidly analyzing in-situ videos to track lattice spacing - EMC 2024

thermal phase behavior of all-inorganic halide perovskites

Nanoscale insights into the thermal phase behavior of all-inorganic halide perovskites by in-situ 4D STEM - M&M 2024

dose-fractionated spectrum imagingneity

Characterization of beam sensitive samples through dose-fractionated spectrum imaging - MRS Fall 2023

Extensible Real-Time Data Processing

Extensible real-time data processing with Python in DigitalMicrograph - IMC 2023

multipass in-situ spectrum imaging

Dose-fractionated EELS through multipass in-situ spectrum imaging - M&M 2023

heating and multimodal STEM experiments in DigitalMicrogragh

An IR filter for in-situ STEM-EDS heating and multimodal STEM experiments in DigitalMicrogragh - M&M 2023

direct detection camera for transmission electron microscopy imaging

An accessible direct detection camera for transmission electron microscopy imaging, diffraction, & in-situ investigation of materials from 60 – 200 keV - MRS 2022

 
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