[發(fā)明專利]在TEM的衍射平面中使用的阻擋部件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110172913.8
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102299037A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設計）人: B.布伊塞;P.C.蒂梅杰
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/26
• 分類號: H01J37/26;H01J37/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉春元;盧江

技術領域

本發(fā)明涉及用于對樣本進行成像的透射電子顯微鏡，所述透射電子顯微鏡示出其中形成樣本的衍射圖案的衍射平面，所述衍射圖案表示傅立葉域中的樣本的圖像，所述透射電子顯微鏡包括位于衍射平面中的阻擋部件或其圖像，所述阻擋部件阻擋傅立葉域的一部分，所述傅立葉域的被阻擋部分沿著至少一個方向從低空間頻率延伸至高空間頻率。

背景技術

從K.?Downing等人的“Discrimination?of?heavy?and?light?components?in?electron?microscopy?using?single-sideband?holographic?techniques”（Optik?42?(1975),?第155-175頁）得知此類透射電子顯微鏡（TEM），并將其稱為單邊帶成像。

在透射電子顯微鏡（TEM）中，通過用一束電子來照射樣本對樣本進行成像。此電子束常常是平行射束。通常，樣本薄到足以使大多數(shù)電子穿透樣本。某些電子通常被樣本彈性地散射，并使樣本處于與其進入樣本的方向不同的另一方向。這些被散射的電子被物鏡聚焦并在所述物鏡的后焦平面（也稱為衍射平面）中形成衍射圖案。

應注意的是衍射平面中的每個位置與電子離開樣本的特定角度相對應。因此，在衍射平面中形成的圖案表示圖像平面到傅立葉平面的（傅立葉）變換。

為了對樣本進行成像，存在兩個對比度機制：相位對比度和吸收對比度。由于未被彈性散射的電子阻擋地穿過樣本的電子的干擾而發(fā)生相位對比度。相位對比度通常在樣本包括很少重原子和許多輕原子（諸如，碳、氫等）時發(fā)生。應注意的是在相位對比度中，電子的能量幾乎不變，并且因此將其稱為彈性偏轉。

在另一對比度機制即吸收中，電子在更大得多的角內被散射，作為其結果，電子被例如衍射平面中的孔攔截。某些電子甚至被反射，導致產生背散射電子。此外，某些電子由于例如電離事件而失去能量，并且不再聚焦在衍射平面中。所有這些導致這些電子不對成像有所貢獻，并且一般稱為非彈性偏轉。

應注意的是生物樣本、聚合物等常常顯示出相位對比度和很少的吸收對比度。

常常用對比度傳遞函數(shù)（CTF）來表示TEM的相位對比度，其將對比度表示為空間頻率的函數(shù)。CTF又可以被描述為兩個子函數(shù)的乘積：包絡函數(shù)和相位對比度傳遞函數(shù)，這兩個函數(shù)也都是空間頻率的函數(shù)。在通過引用結合到本文中的R.M.?Glaeser等人（2007）的“Electron?Crystallography?of?Biological?Macromolecules”（Oxford?University?Press,?ISBN?978-0-19-508871-7）中找到這些函數(shù)的詳細說明及其相互依賴關系。更具體地說是在第67～72頁的段落3.8和3.9中。

特別地，相位對比度傳遞函數(shù)是對樣本進行成像的透鏡的散焦的函數(shù)，并因此是從樣本到透鏡的焦平面的距離的函數(shù)。為了實現(xiàn)相對寬的空間頻帶內的對比度，TEM的用戶常常在所謂的Scherzer散焦下進行操作。Glaeser描述了眾所周知的scherzer散焦（還參見所述出版物的圖3.4）和所得到的相位對比度傳遞函數(shù)（參見所述出版物的例如圖3.5）。如在第69～72頁的段落3.9中描述的相位對比度傳遞函數(shù)與包絡函數(shù)的相乘得到CTF。

應注意的是對于高頻率而言，相對對比度傳遞函數(shù)顯示出在+1與-1之間的振蕩，因此，CTF顯示出類似的振蕩。特別地，第一零交叉在哪個頻率下發(fā)生取決于樣本到成像透鏡的焦平面的距離。常常使用Scherzer散焦，因為其顯示出大的頻帶，其中，CTF連續(xù)地是正的（在零以上）。對于現(xiàn)代TEM和生物樣本而言，PCTF，Scherzer散焦下的第一零交叉通常在3?nm^-1之上的空間頻率處，與0.3nm的圖像中的分辨率相對應（3埃）。通常認為此類分辨率足以用于生物成像。

如本領域的技術人員眾所周知的，并且如在前述文獻中所示，CTF對于低空間頻率而言是低的。這意味著在顯示出相位對比度的樣本的圖像中，難以檢測大的結構。

在單邊帶成像的已知方法中，如由Downing所描述的，通過將刀邊緣放置在衍射平面中、覆蓋衍射圖案的50%來阻擋（去除）半個衍射平面。作為這一半電子的結果，被散射、使得其不能被刀邊緣攔截的電子不能干擾未衍射電子的中心射束。