Новый электронный микроскоп может "видеть" больше, чем просто изображение - «Наука и технологии»

Электронный микроскоп является одним из самых мощных видов инструментов, используемых в самых различных областях науки и техники. А благодаря работе ученых из Корнуэльского университета, которые создали принципиально новый датчик EMPAD (electron microscope pixel array detector), электронный микроскоп стал еще более мощным и универсальным инструментом. Ведь этот датчик позволяет не только получать высококачественные изображения, он позволяет "вынуть" из потока электронов более богатую информацию, в которой содержатся подробные данные о внутренней структуре исследуемого образца.

"При помощи нового датчика мы можем извлечь информацию об внутренних напряжениях, об углах наклона и вращения атомов, полярности внутренних электрических и магнитных полей в материале" - рассказывает профессор Дэвид Мюллер (David Muller), группа которого, совместно с группой профессора Сола Грунера (Sol Gruner), разработала и создала опытные образцы датчиков EMPAD.

В обычном растровом электронном микроскопе (scanning transmission electron microscope, STEM) сфокусированный луч электронов сканирует линия за линией исследуемый образец. Датчик, установленный снизу образца, считывает интенсивность луча электронов, которая изменяется из-за взаимодействия этих электронов с атомами материала. И на основе этих данных компьютер составляет изображение внутренней структуры образца.

Датчик EMPAD, который устанавливается на место обычного датчика, содержит матрицу 128 на 128 квадратных пикселей, размером 150 микронов каждый. Эти пиксели соединены с электронной схемой, которая выполняет предварительную обработку сигналов. С этой точки зрения датчик EMPAD практически аналогичен датчикам цифровых камер. Но, кроме интенсивности потока электронов, датчик EMPAD способен регистрировать угол их падения на поверхность каждого пикселя. В этих данных "закопана" масса дополнительной информации, которая может быть получена при помощи технологий и алгоритмов, разработанных изначально для установки рентгеновской кристаллографии Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS), при помощи которой в свое время производились исследования строения атома.