Катодолюминесцентный микроскоп - Википедия - Cathodoluminescence microscope

Тонкий разрез кварца из гидротермальной жилы - верхний в CL и нижний в проходящем свете

А катодолюминесценция (CL) микроскоп совмещает методы от электронных и обычных (светооптических) микроскопы.[1] Он предназначен для изучения свечение характеристики полированных шлифов твердых тел, облученных электронный луч.

Используя катодолюминесценция микроскоп, структуры внутри кристаллы или можно сделать видимыми ткани, которые нельзя увидеть при нормальном освещении. Так, например, можно получить ценную информацию о росте полезных ископаемых. CL-микроскопия используется в геология, минералогия и материаловедение (горные породы, минералы, вулканический пепел, стекло, керамика, конкретный, летучая зола, так далее.). Совсем недавно ученые начали исследовать его применение для изучения биологических образцов, используя неорганические нанокристаллы, легированные редкоземельными элементами, в качестве зондов для визуализации. [2] Корреляционная катодолюминесцентная электронная микроскопия (CCLEM) также может быть выполнена на образцах, разделенных фокусирующим ионным пучком (FIB), что потенциально позволяет использовать 3D CCLEM. [3]


Микроскоп CL с горячим катодом

Цвет и интенсивность CL зависят от характеристик образца и условий работы электронная пушка. Здесь, напряжение ускорения и ток пучка электронный луч имеют большое значение. Сегодня используются два типа микроскопов CL. Один работает с "холодный катод "генерация электронного луча коронный разряд трубка, другая производит луч, используя "горячий катод ". Микроскопы CL с холодным катодом - самый простой и экономичный тип. В отличие от других методов электронной бомбардировки, таких как электронная микроскопия, микроскопия с холодной катодолюминесценцией обеспечивает получение положительных ионов вместе с электронами, которые нейтрализуют накопление поверхностного заряда и устраняют необходимость в нанесении на образцы проводящих покрытий. Тип «горячий катод» генерирует электронный пучок с помощью электронной пушки с вольфрамовой нитью накала. Преимуществом горячего катода является точно регулируемая высокая интенсивность луча, позволяющая стимулировать излучение света даже на слаболюминесцирующих материалах (например, кварц - см. Картинку). Чтобы предотвратить зарядку образца, поверхность должна быть покрыта проводящим слоем золото или же углерод. Обычно это делается напыление устройство или угольное покрытие.

Системы CL также могут быть подключены к растровый электронный микроскоп. Эти устройства традиционно используются для специальных приложений, таких как, например, расследования в материаловедение, геонаука, оптика исследование или определение качества керамика.[4] Новые системы SEM CL могут быть использованы для исследований в нанофотоника.[5] Самым заметным преимуществом является их более высокое увеличение. Однако информацию о цвете ХЛ можно получить только с помощью спектроскопического анализа люминесцентного излучения.

Непосредственный просмотр эмиссионных цветов обеспечивается только оптическими микроскопами CL, как с «холодным», так и с «горячим» катодом.

Совсем недавно система катодолюминесцентной микроскопии с угловым разрешением была разработана в ФОМ Институт АМОЛЬФ. Это сверхвысокое разрешение техника, позволяющая создавать изображения с разрешением до 10 нм.[6] С 2011 года эта технология стала коммерчески доступной.[7][8]

Локальная плотность фотонных состояний, исследуемых КЛ

Помимо состава материала, катодолюминесцентная микроскопия может использоваться для структур, сделанных из известных материалов, но с их богатыми комбинациями. В этом случае CL ​​может измерять локальная плотность состояний (LDOS) наноструктурированной фотонной среды, где интенсивность излучаемого КЛ напрямую отражает количество доступных фотонных состояний. Это очень актуально для таких материалов, как фотонные кристаллы или сложные топологии, для которых достигаются большие изменения LDOS в нанометровом масштабе.[9]

С другой стороны, при анализе стандартных карт CL следует учитывать вариации LDOS.

Рекомендации

  1. ^ "Что такое катодолюминесцентная визуализация? | Delmic". Delmic. 2018-04-23. Получено 2018-04-23.
  2. ^ Кивенд, К .; Stiefel, M .; Neuer, A. L .; Matter, M.T .; Neels, A .; Bertazzo, S .; Херрманн, И. К. (2017). «Нанокристаллы LaF3, легированные Tb3 + для корреляционной катодолюминесцентной электронной микроскопии изображений с нанометрическим разрешением в биологических образцах, разделенных сфокусированным ионным пучком». Наномасштаб. 9 (13): 4383–4387. Дои:10.1039 / C6NR09187C. ISSN  2040-3372. PMID  28116399.
  3. ^ Кивенд, К .; Stiefel, M .; Neuer, A. L .; Matter, M.T .; Neels, A .; Bertazzo, S .; Херрманн, И. К. (2017). «Нанокристаллы LaF3, легированные Tb3 + для корреляционной катодолюминесцентной электронной микроскопии изображений с нанометрическим разрешением в биологических образцах, разделенных сфокусированным ионным пучком». Наномасштаб. 9 (13): 4383–4387. Дои:10.1039 / C6NR09187C. ISSN  2040-3372. PMID  28116399.
  4. ^ BV, DELMIC. "СЭМ Катодолюминесцентная визуализация | DELMIC". www.delmic.com. Получено 2017-02-10.
  5. ^ «Катодолюминесценция, катодолюминесцентная визуализация SPARC, спектроскопия КЛ, микроскопия КЛ, СЭМ КЛ, спектроскопия с угловым разрешением, визуализация с угловым разрешением». www.nanounity.com. Получено 2017-02-10.
  6. ^ BV, DELMIC. "Катодолюминесцентная визуализация с угловым разрешением - Техническое примечание | DELMIC". request.delmic.com. Получено 2017-02-08.
  7. ^ Премия "Исследования в области науки о свете - QEOD". qeod.epsdivisions.org. Получено 2017-02-02.
  8. ^ "Альберт Полман - АМОЛЬФ". AMOLF. Получено 2017-02-02.
  9. ^ Sapienza, R .; Coenen, T .; Renger, J .; Kuttge, M .; ван Хюльст, Н. Ф .; Полман, А. (01.09.2012). «Глубокое субволновое отображение модального рассеяния света». Материалы Природы. 11 (9): 781–787. Bibcode:2012НатМа..11..781С. Дои:10.1038 / nmat3402. ISSN  1476-1122. PMID  22902895.

дальнейшее чтение