最先端のSTEM測定において、最も効率的で効果的なワークフローを eaSI™ テクノロジーが提供します
STEM スペクトラムイメージングとは?
走査透過電子顕微鏡法(STEM)では、数nmから原子サイズに近い寸法まで電子ビームを電子が透過可能な試料上に収束します。入射電子が試料と相互作用し散乱されると、様々な種類の分析可能な信号が発生します:
- X線 (EDS)
- 光 (カソードルミネッセンス)
- 二次電子 (DigiScan 3)
- 非弾性散乱電子 (EELS)
- 弾性散乱電子 (4D STEM)
走査モードで一次元(1D)のスペクトラム、または二次元(2D)の回折図形の空間分解された分布を記録し、試料中の詳細を明らかにする2D、3D、そして4Dのデータセットを生成することが出来ます。この手法はスペクトラムイメージング(Spectrum Imaging; SI)と呼ばれ、指定した試料上の範囲(Multi-Point、Line Scan、または2D Array)を系統的にビーム照射し、可能な限りの情報を自動的に収集します。
eaSI
Gatanが独自に開発したeaSIは、最先端の様々な検出器とDigitalMicrograph® ソフトウェアのSTEM SIワークフローを活用したスペクトラムイメージング実験を可能とする唯一のソリューションです。詳細な分析情報を高い空間分解能と組み合わせることはSTEMの最も強力な特長であり、eaSIは最も効果的でかつ効率的な方法でこれを実現するのに役立ちます。
STEMを用いたひとつの手法で試料を解析することは、その機構を完全に理解し材料の物性やふるまいを説明し予想するにはしばしば不十分です。結果として、複数の測定手法とさまざまな検出器から得られる相補的な信号 (STEM像、EELS、EDS、4D STEM) を組み合わせることが求められます。異なる検出器から得られる信号が空間的に同期し、そして時間的にも同期していることを保証することが必須ですが、eaSIはこれを最も効率的で効果的な方法で実現しています。
- eaSI は複数のSTEM観察手法を組み合わせます
- eaSI はあらゆるSTEM検出器の信号をシームレスに同期します
- eaSI は複数のSTEMデータ間でリンクします
eaSI のデータ取得例
このデータセットでは、完全に自動化されたマルチモーダルなその場加熱実験によって、酸化銅から金属銅への還元を捉えています。この不可逆的な熱分解は、微細構造や結晶学的、そして化学的な変化を同時に伴います。この実験には一つ以上の分析手法 (EELS、EDS、4D STEM) が必要であり、試料中の空間的、時間的な変化を記録するには複雑な作業が必須となるため、従来のシステムでこの測定を行うことは困難でした。
この測定では、eaSIは1台のコンピュータとソフトウェアインターフェイスを用いて、異なる検出器から得られた空間的、時間的に分解されたデータセットを組み合わせ自動的にリンクしています。手作業による測定と比較し、eaSIを用いた自動化によって温度の分解能を25倍に、そしてTEMの操作者の生産性を300倍向上させ、人為的なミスに起因する不可避な不正確さを排除することが出来ます。
マルチモーダルのデータセットの収集が完了後、それらを解析し処理する必要があります。eaSIを使用することで、空間的に相関付けられた化学的なデータ(EELS)と結晶学的なデータ(4D STEM)を、ひとつのSTEM測定としてDigitalMicrographソフトウェア中で解析することがどのように可能となるのかを以下の測定結果は示しています。リンクされたEELSと4D STEMデータを用いることで、まず初めに4D STEMの仮想絞りを用いた解析を行いガドリニウム処理されたカーボンナノホーン中の微結晶を識別し、続いてその微結晶から得られたEELSスペクトラムを解析しこれらの領域ではガドリニウムと酸素の双方が存在することを確認しました。
主な特長
マルチモーダルなSTEM測定に最適なツール | 研究を進めるSTEM測定に最適化されたEELS、EDS、4D STEM検出器に幅広く対応 |
研究に新たな次元をもたらす | 三次元(3D)のEELS、EDS、そして4D STEMデータセットでダイナミクスをその場で観察することが可能なため、ナノ材料やナノデバイスをリアルタイムかつ実環境下でより深く理解することが可能 |
マルチモーダルデータと様々な次元のデータをシームレスにリンク | DigitalMicrograph内で3D、4D、そして5DのSIデータでさえも空間的にリンクさせ、材料やデバイスにおける新たな化学的、組成的、形態的、構造機能的情報をより高い信頼性で可視化することが可能 |
有意な測定結果を得るまでの時間を短縮(セットアップ、データ取得、データ処理時間) | 専門性のレベルに依らず、単一のDigitalMicrographユーザーインターフェイス内で最も効率的なワークフローを利用し、複数の次元でそれらが相関付けされた結果が数分で得られます。 |
取得速度と機能の間に一切の妥協はありません | 最先端のDigitalMicrographのSTEM SI測定手法を活用し、独立した個々の測定で得られる高い精度を維持しながら、様々な観察、分析モード間の複雑な切り替えを調整し、切り替え時の無駄な時間を排除します |
これまでの不可能を可能に | スクリプトを活用することでワークフローを簡単に拡張し、同時に複雑な研究にも対応することで困難な測定の必要性が無くなります |
Applications
GIF Continuum K3で取得したTb3Sc2Al3O12STEM EELSマッピングにおける分解能~1 Åの実現 |
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NBED strain measurements enhanced via energy-filtered 4D STEM |
eaSI 4D STEM アプリケーション