Спектрометры характеристических потерь энергии электронов

Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ или EELS – electron energy loss spectroscopy) как метод исследований был разработан Дж. Хиллером и Р.Ф. Бейкером в середине 40-х годов прошлого века. Однако широкое распространение СХПЭЭ получила с середины 1990-х благодаря стремительному развитию компьютерных технологий, вакуумной техники и просвечивающей электронной микроскопии.

Подключаемые к ПЭМ спектрометры характеристических потерь энергии электронов позволяют исследовать спектры фононных колебаний и зонную структуру образцов, проводить элементный и фазовый анализ состава материалов.

СХПЭЭ является прекрасным дополнением к рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС), которая относительно проста в применении и чувствительна к тяжелым элементам. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов - более сложный метод, предназначенный для работы с тонкой структурой спектров и определения не только атомного состава, характера химических связей, валентности атомов, свойств валентной зоны и полосы проводимости, но и поверхностных свойств различных материалов. СХПЭЭ прекрасно себя показала при анализе легких элементов таблицы Менделеева, аналитические пики которых лежат в области энергий до 2кэВ. Пространственное разрешение при анализе методом СХПЭЭ определяется диаметром электронного пучка и может достигать долей нанометра.

Спектрометры характеристических потерь энергии электронов устанавливаются на колонну ПЭМ в качестве аналитической приставки и применяется для построения карт распределения элементов и фаз, а также:

• в металловедении - для обнаружения малых примесей легких элементов и выявления их влияния на свойства металлов и сплавов;
• в физике полупроводников и электронике - для исследования электронных свойств различных полупроводниковых и металлических материалов;
• в химии, биологии и биохимии – для анализа химических связей в органических и неорганических соединениях;
• в физике наноструктур – для изучения фононных и плазмонных свойств наноматериалов, а также особенностей строения их электронной структуры.

Своим заказчикам компания «Токио Боэки» предлагает различные модели СХПЭЭ ведущего мирового производителя Gatan Inc. (США). Эти приборы имеют превосходные технические характеристики, удобный пользовательский интерфейс и высокую надежность.

Компания Гатан предлагает не только специализированные СХПЭЭ, но и более сложные системы энергетической фильтрации изображений (GIF), в состав которых входит и спектрометр характеристических потерь энергии электронов.

	GIF Quantum SE (модель 963) — энергетический фильтр изображений (Gatan Imaging Filtre - GIF) с базовыми функциями спектрометра СХПЭЭ, предназначенный, в основном, для работы с чувствительными к воздействию пучка образцами. В стандартной комплектации оснащается 5-миллиметровой диафрагмой и камерой Gatan UltraScan 1000XP/FT.
	GIF Quantum ER (модель 965) — система для регистрации спектров характеристических потерь энергии электронов, быстрого картирования и энергетической фильтрации изображений, рассчитанная для работы на ПЭМ с различными типами источников электронов. В стандартной комплектации оснащается 9-миллиметровой диафрагмой, камерой Gatan UltraScan 1000XP/FT, ПРЭМ-детектором, электростатическим затвором.
	GIF Quantum ERS (модель 966) — система высочайшего энергетического разрешения, которая используется исключительно на ПЭМ, оснащенных монохроматорами пучка.
	GIF Quantum LS (модель 967) — высокочувствительный энергетический фильтр изображений с большим полем зрения (19,2мм х 18,6мм - в 4 раза больше, чем у систем GIF Quantum SE и GIF Quantum ER), предназначенный для работы с биологическими образцами. Он идеально подходит для исследований в области крио-микроскопии и крио-томографии, позволяя изучать сложные биологические системы на молекулярном уровне.
	Enfinium SE (модель 976) — спектрометр характеристических потерь энергии электронов базового уровня. Поддерживает основные функции СХПЭЭ. Обеспечивает регистрацию не менее 100 спектров в секунду в спектральном диапазоне от 0 до 1000 эВ. Оснащенный 3-миллиметровой диафрагмой, Enfinium SE обеспечивает спектральное разрешение, достаточное для работы на ПЭМ с источниками электронов на основе LaB6 без потерь спектральной информации. Оснащение данного спектрометра высокоскоростной камерой и микросекундным затвором позволяет увеличить скорость регистрации до 1000 спектров в секунду. Также можно расширить спектральный диапазон до 2кэВ, установить детекторы светлого и темного поля, а также дополнительное программное обеспечение.
	Enfinium ER (модель 977) — высокопроизводительный спектрометр характеристических потерь энергии электронов, спектральное разрешение которого позволяет работать на ПЭМ с катодами Шоттки или с автоэмиссионными (так называемыми «холодными») источниками электронов. Также этот спектрометр широко используется на ПЭМ, оснащенных корректорами аберраций (Cs-корректорами). Диафрагмы диаметром 2,5 и 5 мм, микросекундный затвор и высокоскоростная камера обеспечивают регистрацию более 1000 спектров EELS в секунду.