Jeol NEOARM TEM Transmisyon Elektron Mikroskobu

"NEOARM" / JEM-ARM200F, JEOL'un kendine özgü Soğuk Alan Emisyon Tabancası (Cold FEG) ve yüksek mertebedeki aberasyonları düzelten yeni nesil Cs düzelticisi (ASCOR) ile donatılmıştır. Cold FEG ve ASCOR teknolojilerinin birleşimi sayesinde yalnızca 200 kV hızlandırma voltajında değil, 30 kV gibi düşük voltajlarda da atomik çözünürlükte görüntüleme gerçekleştirilebilir.

NEOARM, JEOL'un yeni aberasyon düzeltme algoritmasını kullanan otomatik aberasyon düzeltme sistemi ile donatılmıştır. Bu sistem, aberasyonların hızlı ve yüksek hassasiyetle otomatik olarak düzeltilmesini sağlayarak yüksek verimli atomik çözünürlüklü görüntüleme imkânı sunar.

Buna ek olarak, hafif elementlerin kontrastını önemli ölçüde artıran yeni nesil STEM dedektörü standart olarak sunulmaktadır. Yeni e-ABF (enhanced Annular Bright Field) görüntüleme tekniği sayesinde, hafif element içeren malzemeler düşük hızlandırma voltajlarında dahi yüksek kontrastla görüntülenebilir ve analiz edilebilir.

Uzaktan çalışmayı desteklemek amacıyla mikroskop odası ile operatör odası birbirinden ayrılmıştır. Ayrıca, JEOL'un yeni kurumsal tasarım anlayışını yansıtan "Pure White" ve "JEOL Silver" renkleri kullanılarak NEOARM'a modern ve şık bir dış tasarım kazandırılmıştır.

ASCOR Küresel Aberasyon (Cs) Düzelticisi (Advanced STEM Corrector)

NEOARM sistemine entegre edilen ASCOR (Advanced STEM Corrector), Cs düzeltmesi sonrasında çözünürlüğü sınırlayan altı katlı astigmatizmayı (six-fold astigmatism) etkili bir şekilde bastırır.

ASCOR ile Cold Field Emission Gun (Cold FEG) teknolojisinin birleşimi, kromatik aberasyonu önemli ölçüde azaltırken kırınım sınırını genişletir. Bu sayede daha önce mümkün olmayan seviyede daha yüksek uzaysal çözünürlük ve üstün görüntü kalitesi elde edilir.

GaN [211]: 200 kV hızlandırma voltajında gerçekleştirilen görüntüleme, sistemin atomik çözünürlük performansını ve yüksek hassasiyetini ortaya koymaktadır.

Si [110]:80 kV

Graphene (mono layer):30 kV

UHR Konfigürasyonu ile STEM Görüntüleme

UHR (Ultra High Resolution) konfigürasyonu ile elde edilen atomik çözünürlüklü ADF-STEM görüntüleri, bunlara ait FFT (Hızlı Fourier Dönüşümü) desenleri ve Ronchigram görüntüleri, 200 kV, 80 kV ve 30 kV hızlandırma voltajlarında üstün görüntüleme performansını ortaya koymaktadır.

JEOL COSMO™ Otomatik Aberasyon Düzeltme Yazılımı (Corrector System Module)

JEOL COSMO™ (Corrector System Module), yeni nesil SRAM (Segmented Ronchigram Auto-correlation Function Matrix) aberasyon düzeltme algoritmasını kullanır. Bu gelişmiş algoritma sayesinde aberasyon düzeltme işlemleri için özel bir numuneye ihtiyaç duyulmaz ve yüksek mertebedeki aberasyonlar hızlı, hassas ve yüksek doğrulukla düzeltilir.

Geleneksel aberasyon düzeltme algoritmalarına kıyasla çok daha hızlı çalışan JEOL COSMO™, düzeltme sürecini büyük ölçüde otomatikleştirerek karmaşık ayar ve iş akışlarını ortadan kaldırır. Böylece kullanıcılar, daha kolay kullanımın yanı sıra yüksek verimlilikte atomik çözünürlüklü görüntüleme gerçekleştirebilir.

• Numune: Si [110] (Silisyum [110] kristal yönelimi)

• Hızlandırma Voltajı: 200 kV

Yeni ABF (Annular Bright Field) Dedektör Sistemi

ABF (Annular Bright Field) dedektörü, hafif elementlerin yüksek çözünürlükte görüntülenmesi için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. NEOARM, yeni geliştirilen e-ABF (enhanced ABF) görüntüleme teknolojisi sayesinde hafif elementlerin kontrastını önemli ölçüde artırır.

Bu gelişmiş görüntüleme yöntemi, hafif elementler içeren malzemelerin atomik düzeyde yapı analizini daha net ve hassas bir şekilde gerçekleştirmeyi mümkün kılar. Böylece düşük atom numarasına sahip elementlerin görüntülenmesinde üstün performans ve daha güvenilir analiz sonuçları elde edilir.

Referans: S. D. Findlay, Y. Kohno, L. A. Cardamone, Y. Ikuhara, N. Shibata, Ultramicroscopy, Cilt 136, 2014, s. 31–41

Perfect Sight Dedektörü

NEOARM sistemine entegre edilen Perfect Sight Dedektörü, hibrit sintilatör teknolojisini kullanır.

Bu gelişmiş dedektör, hızlandırma voltajından bağımsız olarak her zaman yüksek kontrastlı ve kantitatif (nicel) STEM görüntülerinin elde edilmesini sağlar. Böylece farklı çalışma koşullarında tutarlı görüntü kalitesi sunarak güvenilir analiz ve yüksek doğrulukta karakterizasyon imkânı sağlar.

OBF Sistemi (Opsiyonel)

Yeni görüntüleme yöntemi OBF STEM (Optimum Bright Field STEM), segmentli STEM dedektörü ile elde edilen ham görüntüleri kullanarak, özel Fourier filtreleri yardımıyla faz görüntüsünü yeniden oluşturur. Bu yöntem, elde edilen görüntünün sinyal-gürültü oranını (SNR) en üst düzeye çıkaracak şekilde optimize edilmiştir.

OBF STEM teknolojisi, çok düşük elektron dozu koşullarında dahi hem hafif hem de ağır elementler için yüksek kontrastlı görüntüleme sağlar. Standart ADF ve ABF STEM yöntemleriyle görüntülenmesi zor olan elektron demetine duyarlı malzemeler, geniş bir büyütme aralığında daha yüksek kontrastla kolayca analiz edilebilir.

Referans: K. Ooe, T. Seki ve diğerleri, Ultramicroscopy, Cilt 220, Makale No: 113133 (2021).

STEM Düşük Doz Görüntüleme

Metal Organik Kafes Yapıları (MOF'lar) ve Zeolitler gibi elektron demetine duyarlı malzemeler, hafif elementlerden oluşan kafes yapılarının atomik kontrastını koruyabilmek için düşük elektron dozu (genellikle prob akımı < 1,0 pA) gerektirir.

OBF STEM teknolojisi, bu tür düşük doz uygulamaları için önemli avantajlar sunar. Atomik çözünürlükte ultra yüksek doz verimliliği sağlayarak, elektron demetine hassas numunelerin yüksek kaliteli görüntülenmesini mümkün kılar.

MOF MIL-101 (solda) ve MFI Zeolit (sağda) OBF STEM görüntüleri, tek bir çekimde elde edilmiştir. Sağdaki ek görüntüde yer alan FFT (Hızlı Fourier Dönüşümü) deseninde 1 Å (0,1 nm) uzaysal çözünürlük açıkça gözlemlenebilmektedir. Ayrıca, soldaki ek görüntüde uygulanan görüntü yığını ortalaması (stack image averaging), çözünürlük ile kontrast arasında son derece başarılı bir denge sağlandığını doğrulamaktadır.

Yüksek ivmelendirme voltajı sayesinde hafif elementlerin çözünürlüğü önemli ölçüde artar. Böylece karmaşık yapılar içerisinde veya yüksek indisli kristalografik eksenler boyunca atom sütunları, derin alt-ångström (sub-angstrom) çözünürlükte birbirinden net bir şekilde ayırt edilebilir. OBF STEM görüntüleme kalitesi, düşük doz koşullarında dahi son derece yüksektir ve Cs düzeltmeli (Cs-corrected) elektron mikroskoplarının standart prob koşullarında daha da geliştirilerek üstün görüntü performansı sunar.

e-ABF (geliştirilmiş ABF), SAAF Quad konfigürasyonunda kullanılamaz.

Canlı OBF Görüntüleme

Gerçek bir deney sırasında, canlı OBF görüntüleme, özellikle ışın hassasiyetine sahip malzemelerin incelenmesinde büyük önem taşır. Tüm işlemlerin doz sınırlı koşullar altında gerçekleştirilmesi gerektiğinden, canlı görüntüleme güvenilir analiz imkânı sunar.

Canlı görüntüleme özelliği, OBF sistemine entegre edilmiş olup TEM kontrol yazılımı içerisinde yer alır. Kullanıcı dostu ve basit bir arayüz (GUI) ile kontrol edilebilir; geleneksel STEM görüntüleriyle eş zamanlı olarak gerçek zamanlı görüntü güncellemeleri sağlar.

Kısaltmalar:

• UHR (Ultra High Resolution): Ultra Yüksek Çözünürlük (STEM/TEM Cs düzeltici yapılandırması ile)

• HOAC (Higher Order Aberration Corrector): Yüksek Dereceli Aberasyon Düzeltici

• DSS (DeScan System): DeScan Sistemi

• RDS (Room Divided Style): Bölümlendirilmiş Oda Tasarımı