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探索物鏡球差透射電鏡（AC-TEM）如何實(shí)現(xiàn)高分辨率成像

來(lái)源：時(shí)間：2023-11-29 10:13:14 瀏覽：3294次

探索物鏡球差透射（AC-TEM）如何實(shí)現(xiàn)高分辨率成像

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，簡(jiǎn)稱TEM）作為一種重要的納米級(jí)成像分析儀器，在我國(guó)材料科學(xué)、物理學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和化學(xué)工程等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用；然而，傳統(tǒng)TEM在分辨率方面存在一定的局限性，尤其是在觀察納米材料和生命細(xì)胞等具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的樣本時(shí)；物鏡球差透射（AC-TEM）作為一種新型的透射電鏡技術(shù)，通過(guò)球差校正裝置提高成像分辨率，使得觀察納米尺度樣本成為可能。

一、原理

球差是一種透鏡像差，是影響TEM分辨率的重要因素之一。球差的存在使得電子透射成像時(shí)，物鏡透鏡和聚光鏡無(wú)法將電子聚焦到一個(gè)點(diǎn)上，從而降低成像質(zhì)量；AC-TEM技術(shù)通過(guò)引入球差校正裝置，充當(dāng)凹透鏡的角色，對(duì)球差進(jìn)行校正；在物鏡位置安裝球差校正器，根據(jù)樣品特性調(diào)整校正器的參數(shù)，使得電子束在通過(guò)樣品時(shí)能夠更加聚焦，從而提高成像分辨率。

二、分類

根據(jù)使用模式的不同，AC-TEM可分為AC-TEM和AC-STEM。

AC-TEM主要應(yīng)用于圖像模式，此時(shí)影響成像分辨率的主要因素是物鏡的球差；球差校正裝置安裝在物鏡位置，通過(guò)調(diào)整校正器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。AC-STEM則應(yīng)用于STEM（掃描透射電子顯微鏡）模式，此時(shí)影響分辨率的主要因素是聚光鏡的球差；球差校正裝置會(huì)安裝在聚光鏡位置，同樣通過(guò)調(diào)整校正器的參數(shù)，提高成像分辨率。此外，還有雙球差校正器TEM，即在同一臺(tái)TEM中同時(shí)安裝聚光鏡和物鏡的球差校正器，以進(jìn)一步提高成像質(zhì)量。

三、AC-TEM在高分辨率成像中的應(yīng)用

AC-TEM技術(shù)在納米材料、生命細(xì)胞、半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域的成像分析中取得了顯著成果。例如，在納米材料研究方面，AC-TEM可以清晰地觀察到納米線的直徑、晶體結(jié)構(gòu)和形貌，為納米材料的制備和應(yīng)用提供了重要信息；在生命科學(xué)研究中，AC-TEM可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞器和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)成像，為生物學(xué)研究提供了有力支持；此外，在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，AC-TEM技術(shù)可以對(duì)薄膜材料、納米結(jié)構(gòu)等進(jìn)行高分辨率觀察，為工藝優(yōu)化和缺陷檢測(cè)提供了重要依據(jù)。

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