【分析测试技术论坛第73期】透射电镜4D STEM和旋进电子衍射技术及其应用

内容摘要：

基于像素化直接电子探测器(DED)的4D-STEM和扫描旋进电子衍射(SPED)是STEM及电子衍射定量化分析的重要发展，最近几年在众多研究领域得到应用。

4D-STEM是指在STEM模式下利用会聚电子束对样品进行2D实空间扫描的同时，通过像素化的探测器记录下每个扫描点的2D动量空间数据。与传统STEM相比，4D-STEM的成像不需要依靠传统的BF、HAADF、DPC探头，也不受散射角度限制，只要使用像素化的直接电子探测器将整幅衍射花样记录下来，后续使用“虚拟”探测器和算法对衍射数据集进行分析处理，就能获得丰富的样品信息(图1)。

图1 4D-STEM基本原理示意图

旋进电子衍射通过在透射电镜上外接旋进装置使电子束偏离光轴并以倒空锥的方式入射样品，来消减电子衍射中的强动力散射。旋进后的纳米束斑照射样品时所产生的高反射角、准运动学强度的电子衍射花样，为纳米晶体的定量化分析提供了保障。以此为基础，结合最新的纳米晶体分析技术和软件，可以快速获得纳米分辨率的晶体取向、相分布、晶界和孪晶界、非晶相、纳米晶内部应变等定量分析结果(图2)。

图2TEM旋进电子衍射及其主要应用