Laboratoř mikroskopie zvyšuje kvalitu snímání na extrémně vysoké rozlišení.

Oddělení pokročilých materiálů CXI ukazuje, jak důležité je inovovat špičkové přístrojové vybavení. S novým zařízením umí zaznamenat nanostruktury v extrémně vysokém rozlišení.

Výzkumníci z Laboratoře mikroskopie dokázali, že inovace se dá aplikovat i na obnovení technického vybavení. Skenovací elektronový mikroskop (SEM) je optický přístroj, který umožňuje zobrazovat struktury vzorků v extrémně vysokém rozlišení. Rozlišovací schopnost UHR-SEM se pohybuje okolo 1 nm.

Skenovací elektronový mikroskop Zeiss Ultra Plus s instalovanou klecí Spicer SC24 pro kompenzaci elektromagnetického rušení.

„Jednoduše se dá říci, že zvyšujeme rozlišení. Elektronový mikroskop svými parametry značně překračuje možnosti optických mikroskopů. Zatímco rozlišovací schopnost lidského oka je přibližně 0,2 mm, tedy tloušťka dvou kancelářských papírů, u optického mikroskopu činí cca 0,2 µm, tedy tisíckrát vyšší. U elektronového mikroskopu se dostáváme na rozlišení 1 nm,“ říká Pavel Kejzlar, výzkumník z týmu mikroskopie.

 
Hodnoty na monitoru jsou naměřené před aktivací nového systému.

Jenodznačné srovnání: Aktivací nově zakoupeného systému lze docílit i více než stonásobného snížení intenzity AC a DC rušení. Obrázek ukazuje hodnoty naměřené po aktivaci.

Dosáhnout takovéto přesnosti měření znamená splnit podmínky na minimální vibrace a hluk, teplotní stabilitu a zajistit absenci elektromagnetického rušení. Jeho rušivý signál nežádoucím způsobem ovlivňuje funkci elektronických zařízení. Tento signál je zpravidla generován okolními elektrickými zařízeními i elektrorozvodnou sítí. Svazek primárních elektronů reaguje na změny v elektromagnetickém poli vychýlením, což vede ke ztrátě rozlišení a nežádoucímu zkreslení obrazu.

Proto bylo nutné zakoupit systém pro kompenzaci rušivého elektromagnetického pole SPICER SC24. „Díky tomu nyní můžeme zaznamenávat nanostruktury ve výrazně lepším rozlišení. SC24 stabilizuje pole tím, že dynamicky vytváří téměř stejné, avšak opačné pole, díky čemuž je zobrazovací výkon mikroskopu výrazně lepší, popisuje Mateusz Fijalkowski, vedoucí laboratoře mikroskopie.

Rozkmitání svazku při řádkovém skenování je zřetelně viditelné zejména na hranách pozorovaného vzorku při použití větších zvětšení a nízkých urychlovacích napětí, kdy je primární elektronový svazek náchylnější na okolní rušení (zde rušení elektrickou rozvodnou sítí na frekvenci 50Hz).

Systém SC24 ovládá řídicí jednotka, vybavený je snímačem magnetického pole a třemi ortogonálními osovými vícežilovými kabely, které jsou instalovány v rámu navrženém okolo mikroskopu. Metoda rušení magnetického pole je založena na širokopásmové analogové negativní zpětné vazbě. Snímač magnetického pole měří v reálném čase intenzitu změn magnetického pole. Mikropočítač vestavěný v řídicí jednotce naměřené pole digitalizuje a následně řídí tři výkonové zesilovače. Ty generují v kabelech proudy tak, aby vytvářely opačně polarizované pole o stejné velikosti. Celý systém umí dynamicky reagovat na změny pole a během 100 µs je automaticky kompenzuje.

 
Elektromagnetické pole rozkmitává svazek primárních elektronů, což vede k rozmazání obrazu a ztrátě důležitých informací o struktuře vzorků.