透射电子显微镜物镜光阑制造技术

本发明专利技术提供了透射电子显微镜物镜光阑，包括光阑板、与光阑板连接的螺纹杆，以及和螺纹杆连接的手柄，所述物镜光阑沿着光阑板的轴线具有一系列C形开孔。本发明专利技术的优点在于：光阑C形开孔中心的挡板可以阻挡透射电子束参与透射电镜高分辨成像，提高图像的信噪比和分辨率，且光阑板上设置了一系列不同尺寸规格的C型光阑开孔，通过选择规格合适的光阑开孔，可对参与高分辨成像的衍射电子束信号进行筛选，优化图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的透射电子显微镜物镜光阑的设计及其成像实验方法，用以提透射电镜高分辨像的信噪比和分辨率，属于材料结构分析与检测

技术介绍
透射电子显微镜高分辨像是对材料内部周期性晶体结构进行直接成像的一种电子显微分析方法，其成像过程遵循“阿贝成像原理”。附图1所示是透射电子显微镜高分辨像成像过程的两个阶段。一是透射电镜中产生的平行电子束穿过薄晶体时，受到晶体内部周期性结构(晶面)的散射，分裂成多级衍射束，在透射电镜后焦面上形成衍射谱；二是衍射谱上的各级衍射斑在后续传播过程中相互干涉，重新在物镜的像平面上会聚成像。显然，衍射谱上的衍射束充当了透射电镜高分辨像成像的“信号源”。附图2是采用透射电子显微镜获得的一种典型的单晶衍射谱，图中心最亮的零级衍射斑是未改变传播方向的电子束直接穿过晶体形成，被称为透射斑(附图2中用T标识)；由于未经过晶体内周期结构的衍射，透射束中并不含有晶体周期结构的信息。透射斑周边的衍射斑系晶体内部多种周期性结构对电子束衍射所形成。距离透射斑越远的衍射斑源自晶体中周期越小的晶面对于电子束的衍射，其信号强度(亮度和大小)随着同透射斑距离的增加，会迅速减弱(见附图2)。通常，透射电镜高分辨像的成像是让衍射斑和透射斑同时参与成像。如附图2所示，透射斑的强度通常远强于衍射斑(其强度往往是后者的2 3个数量级)。特别是对于用于高分辨成像的薄晶体，由于其厚度太小(通常不超过50纳米)，电子束难于被充分散射，其中的大部分电子会直接穿透样品，形成透射束。透射电子束中非但不含有晶体周期结构的信息，还夹杂大量非弹性散射电子信息。鉴于透射束的强度很高，可以预计其内部的非弹性散射电子数目也相当可观。大量的非弹性散射电子在闻分辨成像过程中会形成强背底，降低图像的信噪比，使信号较弱的衍射斑(那些远离透射斑，亮度较弱的衍射斑)引入的晶体细微的周期结构难于在图像中呈现。综上所述，透射束参与成像，会降低透射电镜高分辨像的信噪比和分辨率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种透射电子显微镜物镜光阑，可以提高透射电镜高分辨像的信噪比和分辨率。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种透射电子显微镜物镜光阑，包括光阑板、与光阑板连接的螺纹杆和以及和螺纹杆连接的手柄，所述光阑板沿着轴线方向具有至少一 C形开孔。可选的，所述C形开孔的外径尺寸范围是100微米至200微米。可选的，所述C形开孔的内径尺寸范围是10纳米至100微米。可选的，所述物镜光阑上的C形开孔为多个，沿着光阑板的轴向排列，且多个C形开孔具有不同的内径。。本专利技术的优点在于:(I)光阑板上的C形开孔中心的挡板可以阻挡透射电子束参与透射电镜高分辨成像，提高图像的信噪比和分辨率；(2)光阑板上设置了一系列不同尺寸规格的C型光阑开孔，通过选择规格合适的光阑开孔，可对参与高分辨成像的衍射电子束信号进行筛选，优化图像:如图像失真的厉害——信息损失量大，可按选择内径更小，带宽更大的开孔，以引入更多的衍射束成像，使图像更充实饱满；如需进一步提升图像中晶体结构的细节，可选择内径更小，带宽更大的开孔，尽量利用远离透射斑的弱衍射束信号进行成像，提高图像分辨率。附图说明附图1所示是现有技术中透射电子显微镜高分辨像成像过程的两个阶段。附图2所示是现有技术中透射电子显微镜的衍射谱。附图3所示是本专利技术具体实施方式中利用聚焦离子束(FIB)纳米加工技术制作的透射电镜物镜光阑。附图4所示是物镜插入透射电镜物镜后焦面，不同尺寸的物镜光阑开孔同衍射谱相互作用的位置关系示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术提供的透射电子显微镜物镜光阑的具体实施方式做详细说明。附图3所示是利用聚焦离子束(FIB)纳米加工技术制作的透射电镜物镜光阑，其材质为Mo或者其他合金，包括光阑板31、螺纹杆32和手柄33，三个C形开孔311、312和313依次排列在光阑板31的 轴线上，开孔外径为10(Γ200微米，以确保超过透射电镜后焦面上的衍射谱的最大宽度；开孔的内径(所谓内径是指挡板头部的直径)可以从10纳米到100微米进行改变，以确保大于透射斑的直径。同一个光阑板31可以有带有多个不同尺寸的C形开孔。在使用时，通过操作手柄33将附图3所示的光阑旋入透射电镜的物镜后焦面。按透射电镜操作说明进行高分辨成像时，通过转动手柄33，使螺纹杆32旋转前进或者后退，如图1所示，将光阑板31上的C形开孔311、312和313中的任意一个推至衍射谱上。此时，只有位于C型开孔部分的电子衍射信号可以通过光阑，而透射电子束及其附近的部分衍射束将被光阑开孔的挡板阻挡，不参与成像。利用光阑选定参与高分辨成像的衍射信号后，可以用CXD直接记录透射电镜高分辨图像。如附图4所示是物镜插入透射电镜物镜后焦面，不同尺寸的物镜光阑开孔同衍射谱相互作用的位置关系示意图。在操作中，可根据需要选择不同尺寸的C形开孔311、312和313中的任意一个:如图像失真的厉害一信息损失量大，可按选择内径更小，带宽更大的开孔(如图4中的左图所示)，以引入更多的衍射束成像，使图像更充实饱满；如需进一步提升图像中晶体结构的细节，可选择内径更大，带宽更小的开孔(如图4中的右图所示)，尽量利用远离透射斑的弱衍射束信号进行成像，提高图像分辨率。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。权利要求1.一种透射电子显微镜物镜光阑，包括光阑板、与光阑板连接的螺纹杆和以及和螺纹杆连接的手柄，其特征在于，所述光阑板沿着轴线方向具有至少一 C形开孔。2.根据权利要求1所述的透射电子显微镜物镜光阑，其特征在于，所述C形开孔的外径尺寸范围是100微米至200微米。3.根据权利要求1所述的透射电子显微镜物镜光阑，其特征在于，所述C形开孔的内径尺寸范围是10纳米至100微米。4.根据权利要求1所述的透射电子显微镜物镜光阑，其特征在于，所述物镜光阑上的C形开孔为多个，沿着光阑板的轴向排列，且多个C形开孔具有不同的内径。全文摘要本专利技术提供了透射电子显微镜物镜光阑，包括光阑板、与光阑板连接的螺纹杆，以及和螺纹杆连接的手柄，所述物镜光阑沿着光阑板的轴线具有一系列C形开孔。本专利技术的优点在于光阑C形开孔中心的挡板可以阻挡透射电子束参与透射电镜高分辨成像，提高图像的信噪比和分辨率，且光阑板上设置了一系列不同尺寸规格的C型光阑开孔，通过选择规格合适的光阑开孔，可对参与高分辨成像的衍射电子束信号进行筛选，优化图像。文档编号H01J37/09GK103198994SQ201310083609公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月17日 优先权日2013年3月17日专利技术者牛牧童, 吴东昌, 张锦平, 黄凯, 张燚, 董晓鸣, 曾雄辉, 徐科 申请人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透射电子显微镜物镜光阑，包括光阑板、与光阑板连接的螺纹杆和以及和螺纹杆连接的手柄，其特征在于，所述光阑板沿着轴线方向具有至少一C形开孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛牧童，吴东昌，张锦平，黄凯，张燚，董晓鸣，曾雄辉，徐科，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：