Пластики зоны отражения производства HZB позволяют точно обнаруживать более легкие элементы в образцах материалов с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), обеспечивая высокое разрешение в диапазоне 50-1120 эВ.
Растровый электронный микроскоп используется не только для точного изучения топологии поверхности образцов, но и для определения их химического состава. Это делается путем возбуждения флуоресценции атомов под облучением электронным лучом при сканировании образца. Это вторичное излучение предоставляет информацию о местоположении и типе элемента, если анализ достаточно точен. Однако более легкие элементы периодической таблицы, такие как литий, бериллий, бор, углерод и азот, излучают вторичную флуоресценцию в диапазоне энергий, который не может быть достаточно хорошо разрешен энергодисперсионными спектрометрами (ЭДС).
В настоящее время в HZB разработано решение этой проблемы. Профессор Алексей Ерко, глава Института нанометровой оптики и технологии HZB, ранее разработал и запатентовал инновационную оптику с использованием так называемых пластин отражающей зоны. Они используются в синхротронных источниках, таких как BESSY II, для анализа мягкого рентгеновского излучения. Эта оптика, состоящая из нескольких тысяч концентрических или эллиптических структур, не преломляет излучение так, как это делает стеклянная линза, а рассеивает его так, что возникает интерференция..
Наши коллеги из компании IfG Institute for Scientific Instruments спросили меня, можно ли использовать пластинчатую оптику зоны отражения в электронном микроскопе для увеличения разрешения в области низких энергий. Основываясь на этой идее, исследовательский проект некоммерческого Institut für angewandte Photonik e. V. и в компании IfG GmbH был выполнен следующий проект по разработке продукта, в результате которого был создан функциональный прототип специализированного спектрометра с дисперсией по длинам волн (WDS). С помощью этого прибора вы можете очень точно обнаружить легкие элементы, такие как литий, бор, бериллий, углерод и кислород, с помощью электронного микроскопа», - объясняет Эрко.
Спектрометр состоит из массива из 17 зонных пластин отражения, охватывающих диапазон энергий 50-1120 эВ. Для достижения еще более высокого разрешения ученые изготовили оптику с использованием пластин с 200 зонами отражения для обеспечения почти непрерывных спектральных измерений в диапазоне энергий 100-1000 эВ.
Высокое разрешение в этом диапазоне энергий важно для обнаружения более легких элементов таблицы Менделеева. Это особенно важно для исследований материалов, связанных с энергетикой, таких как солнечные элементы, батареи и солнечное топливо, а также катализаторы. Но он также может быть полезен в исследованиях магнитных материалов и в науках о жизни. Мы очень рады тому, для чего можно использовать этот новый инструмент», - говорит Эрко.