mai 17, 2022

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Nouvelle méthode pour les microscopes électroniques à résolution atomique – ScienceDaily

La microscopie électronique permet aux chercheurs de visualiser de petites choses telles que des virus, des structures minuscules de dispositifs semi-conducteurs et même des atomes disposés à la surface du matériau. La focalisation du faisceau d’électrons sur la taille de l’atome est essentielle pour atteindre une résolution spatiale aussi élevée. Cependant, lorsque le faisceau d’électrons traverse une lentille électrostatique ou magnétique, les faisceaux d’électrons présentent différentes positions focales en fonction de l’angle de focalisation et le faisceau est diffusé au foyer. La correction de cette « aberration sphérique » est coûteuse et complexe, ce qui signifie que seuls quelques scientifiques et entreprises sélectionnés disposent de microscopes électroniques à résolution atomique.

Des chercheurs de l’Université de Tohoku ont proposé une nouvelle méthode pour former une lentille électronique qui utilise un champ optique au lieu des champs électrostatiques et magnétiques utilisés dans les lentilles électroniques traditionnelles. La force motrice de l’esprit fait que les électrons voyageant dans le champ lumineux sont expulsés des régions à haute densité optique. En utilisant ce phénomène, un faisceau lumineux en forme de beignet positionné coaxialement avec un faisceau d’électrons devrait produire un effet lenticulaire sur le faisceau d’électrons.

La recherche a théoriquement évalué les propriétés d’une lentille électronique à champ photoformée à l’aide d’un faisceau de lumière typique en forme de beignet – connu sous le nom de faisceau Bessel ou Laguerre-Gaussien. À partir de là, ils ont obtenu une formule simple pour la distance focale et les coefficients d’aberration sphérique qui leur ont permis de déterminer rapidement les paramètres de guidage nécessaires à la conception réelle d’une lentille électronique.

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Les formules ont montré que la lentille électronique dans le domaine de la lumière génère une aberration sphérique « négative » s’opposant à l’aberration des lentilles électrostatiques et magnétiques. La combinaison d’une lentille électronique conventionnelle avec une aberration sphérique « positive » et d’une lentille électronique à champ lumineux qui compense l’aberration a réduit la taille des faisceaux d’électrons à l’échelle atomique. Cela signifie qu’une lentille électronique à champ lumineux peut être utilisée comme correcteur d’aberration sphérique.

« La lentille électronique à champ photo possède des propriétés uniques que l’on ne retrouve pas dans les lentilles électrostatiques et magnétiques conventionnelles », déclare Yuki Osugi, professeur associé à l’Institut de recherche interdisciplinaire sur les matériaux avancés de l’Université de Tohoku et auteur principal de l’étude. « La réalisation d’un correcteur d’aberration basé sur la lumière réduira considérablement les coûts d’installation des microscopes électroniques à résolution atomique, conduisant à leur utilisation généralisée dans divers domaines scientifiques et industriels », ajoute Usuji.

En regardant vers l’avenir, Osuji et ses collègues explorent les moyens d’appliquer pratiquement la prochaine génération de microscopes électroniques à l’aide d’une lentille électronique à champ optique.

Origine de l’histoire :

Matériaux Introduction de Université du Tohoku. Remarque : Le contenu peut être modifié en fonction du style et de la longueur.

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