2023.12.14

電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターの理解

marugotoyoten

カリフォルニア工科大学のYoutube動画「電子顕微鏡におけるエネルギーフィルターの理解」について要点と要約をまとめました

３つの要点

要点１
電子顕微鏡のエネルギーフィルターには、ポストカラムフィルターとインカラムフィルターがあり、特定のエネルギーを持つ電子のみを通過させ、エネルギーが低い電子を除去します。
要点２
ポストカラムフィルターとインカラムフィルターのエネルギースリットの位置と幅を調整することで、特定のエネルギー範囲のイメージングが可能となります。
要点３
エネルギーフィルターは分光法にも使用でき、対象物に存在する元素とその位置を特定する情報を提供します。一般的な方法は、エネルギースリットを入射電子のエネルギーで中心に配置し、幅を20電子ボルトにすることです。

要約

ポストカラムフィルターとインカラムフィルター
電子顕微鏡では、ポストカラムフィルターとインカラムフィルターの2種類のエネルギーフィルターがあります。ポストカラムフィルターは、顕微鏡カラムの後に配置され、プロセスを観察するための視覚室があります。エネルギーフィルターはプリズムであり、プリズムの末端にはエネルギースリットが続きます。作動原理は、同じエネルギーを持つ電子がエネルギースリットを通過して検出される一方、エネルギーが低い電子は吸収され、イメージから除去されるというものです。インカラムフィルターでは、検出器はカラムの底部にあり、電子の経路はΩの形状に曲げられます。ポストカラムフィルターと同様に、エネルギーが低い電子は吸収され、全エネルギーを持つ電子はエネルギースリットを通過します。

エネルギースリットの制御
ポストカラムフィルターとインカラムフィルターの両方のエネルギースリットは、調整または除去することができます。エネルギースリットの位置と幅を選ぶことで、弾性散乱電子とわずかな非弾性散乱電子の通過を許可し、大部分の非弾性散乱電子をイメージから除去することができます。エネルギースリットの幅は、クライオ電子顕微鏡では通常、20電子ボルトに設定されています。なぜなら、ほとんどの非弾性散乱事象は入射電子から10電子ボルト以上を除去するからです。エネルギースリットを操作することで、特定のエネルギー範囲のイメージングが可能になり、対象物に存在する元素に関する情報を提供することができます。

分光法とエネルギーフィルター
電子顕微鏡のエネルギーフィルターは、分光法にも使用することができます。エネルギーフィルターの位置と幅を設定することで、特定のエネルギーを失った電子のみを使用してイメージを生成することができます。これにより、対象物に存在する元素とその位置を特定することができます。なぜなら、各元素は特性のエネルギー損失を引き起こすからです。ただし、最も一般的な方法は、エネルギースリットを入射電子のエネルギーで中心に配置し、幅を20電子ボルトにすることです。

多機能性と可能性
電子顕微鏡のエネルギーフィルターは、イメージングプロセスに対するさまざまな可能性と制御を提供します。ポストカラムフィルターとインカラムフィルターの原理を理解することで、研究者はエネルギースリットを操作して特定の電子を選択的に捕捉し、他の電子をイメージから除去することができます。この多機能性により、電子顕微鏡での精密なイメージングと分光分析が可能となります。

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