Wysokorozdzielcza transmisyjna mikroskopia elektronowa
Mikroskop elektronowy składa się z pionowej kolumny, na szczycie której umieszczono działo elektronowe, pod nim monochromator, a dalej soczewki magnetyczne kondensora formujące wiązkę elektronową kierowaną na badany preparat. Preparat to cienka płytka grubości nie większej niż 0,1 mikrona. Wiązka po przeniknięciu przez preparat trafia do soczewki obiektywu oraz systemu soczewek pośrednich, co pozwala otrzymać obraz próbki powiększony miliony razy.
Uruchomiony w grudniu 2010roku, w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk mikroskop TITAN CUBED 80-300 został wyposażony w monochromator i spektrometr strat energii, ma również możliwość obrazowania holograficznego oraz chłodzenia oglądanej próbki do temperatury ciekłego azotu. Urządzenie charakteryzuje się wysoką jakością optyki elektronowej, stabilnością napięcia przyśpieszającego wiązkę elektronową i czułymi detektorami obrazu. Unikatowe cechy przyrządu pozwalają nie tylko analizować budowę sieci krystalicznych struktur takich jak wielowarstwy, kropki kwantowe czy nanodruty, ale umożliwiają również śledzenie w skali atomowej zachodzących w nich procesów związanych ze zmianą temperatury. Oprócz wartości poznawczej, informacje tego typu mają istotne znaczenie praktyczne. "Na podstawie badania mikroskopowego będziemy mogli na przykład powiedzieć producentom, jakiego koloru światło zostanie wyemitowane z konkretnego miejsca struktury półprzewodnikowej dostarczonego układu" - mówi dr hab.Piotr Dłużewski z IF PAN.
Dzięki nowemu urządzeniu naukowcy mogą badać także pola magnetyczne i elektryczne. W normalnych warunkach umieszczona w mikroskopie próbka znajduje się w bardzo silnym polu magnetycznym. TITAN CUBED 80-300 dysponuje jednak tzw. mikroskopią lorentzowską, trybem pracy, w którym soczewki magnetyczne obiektywu pozostają wyłączone. W tych warunkach staje się możliwe badanie słabych wewnętrznych pól magnetycznych w badanym materiale, przy zachowaniu rozdzielczości kilku nanometrów. Zjawiska magnetyczne można mierzyć także w funkcji temperatury, ponieważ aparatura pracuje w warunkach pokojowych i ciekłego azotu. Pomiary tego typu mają szczególne znaczenie dla rozwoju spintroniki, dziedziny nauki i techniki, w której do przetwarzania informacji wykorzystuje się nie ładunek elektronu, lecz jego spin ? cechę kwantową odpowiedzialną za własności magnetyczne.
O jakości wyników z mikroskopu elektronowego w istotnej części decyduje sposób przygotowania próbek. Muszą być one przezroczyste dla wiązki elektronów, a więc bardzo cienkie. Przygotowanie folii grubości nanometrów z materiału kompozytowego, złożonego z miękkich i twardych obiektów, wymaga doświadczenia i doskonałej aparatury. W ramach projektu nowego mikroskopu, IF PAN zakupił najnowsze urządzenie do trawienia jonowego. "Przygotowanie próbki zajmuje nam obecnie od kilku dni do tygodnia, ale dzięki urządzeniu FIB (Focus Ion Beam) do wycinania preparatów za pomocą wiązki jonów galu, czas ten wyniesie zaledwie kilka godzin" - podkreśla mgr Alicja Szczepańska.
