Spektrometr a filtr SE do konvenčního REM
Cílem aktivity:
Aktivita spočívá v posílení spolupráce ÚPT se špičkovými zahraničními akademickými partnery v oblasti energiově filtrované rastrovací elektronové mikroskopie (REM). S použitím expertizy partnerů bude v ÚPT konstruován spektrometr signálních elektronů přidatelný přímo do komory libovolného vysokorozlišovacího rastrovacího elektronového mikroskopu. Toto zařízení, umožňující například charakterizaci pokročilých materiálů 21. století, není k dispozici nikde v ČR. Náplní aktivity je také rozšíření aplikačních možností této unikátní a celosvětově se rozvíjející zobrazovací a spektroskopické techniky.
Spolupracující pracoviště
- National University of Singapore
- University of Sheffield
Zpráva o řešení:
Díky kombinaci teoretických výpočtů chování signálních elektronů a unikátních experimentů na nových materiálech umožnila spolupráce ÚPT s partnery charakterizaci pokročilých nanokompozitních polymerů a dopovaných polovodičových struktur.
Nově vyvíjená metoda zobrazování pomocí energiově rozlišených sekundárních elektronů (Secondary Electron Hyperspectral Imaging, dále jen SEHI) je jedinečným nástrojem k poznávání a charakterizaci nově vyvíjených materiálů na nanometrové úrovni, kde dovoluje zaznamenat nepatrné změny ve vlastnostech materiálů, jinými metodami nedetekovatelné. Navrhovaný systém eliminuje omezení a spojuje dílčí výhody dosud existujících řešení. Vyniká modularitou a snadnou přenositelností mezi rozmanitými komerčně dostupnými rastrovacími elektronovými mikroskopy. Metoda SEHI tak může být snadno použita na libovolném pracovišti v libovolném rastrovacím elektronovém mikroskopu, nikoli pouze v specializovaných, nákladných zařízeních. Tímto se rozšíří možný okruh uživatelů a potenciál aplikačních možností metody SEHI do průmyslu a aplikovaného výzkumu.
Výsledky úspěšně navázané spolupráce s univerzitami v Sheffieldu a Singapore byly publikovány. Vypracovaná metodika umožní na nanometrové úrovni rozlišit různé fáze polymerních struktur (obrázek 1) i různě dopované oblasti polovodičů (obrázek 2).
Obr. 1. Spektroskopická data dokumentující různou odezvu fází makromolekulárního vzorku, které jsou pro jiné mikroskopické metody nerozlišitelné.
Obr. 2. Spektroskopická data, dokumentující různou odezvu odlišně dopovaných oblastí polovodičové struktury.
Přínosy výzkumného programu
Medializace a popularizace:
Výsledky byly publikovány v impaktovaném časopise a zveřejněny formou plenárních přednášek na mezinárodní konferenci.
- DAPOR, Maurizio, et al., Secondary electron spectra of semi-crystalline polymers–A novel polymer characterisation tool?. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 2018, 222: 95–105. (článek v impaktovaném časopise, IF=1.72)
- MIKA, Filip, et al., Possibilities of a Secondary Electrons Bandpass Filter for Standard SEM, Proceedings of 16th Seminar on Recent Trends in Charged Particle Optics and Surface Instrumentation, 2018, 46–48.
- RODENBURG, Cornelia, et al., Secondary Electron Hyperspectral Imaging in Helios NanoLab – Mapping Materials Properties or Artefacts?, Proceedings of 16th Seminar on Recent Trends in Charged Particle Optics and Surface Instrumentation, 2018, 68–69.
Téma bylo řešeno Ústavem přístrojové techniky AV ČR, v. v. i., za podpory projektu Strategie AV21, výzkumný program „Diagnostické metody a techniky“. Hlavním řešitelem tématu byla Mgr. Zuzana Pokorná, Ph.D., z Ústavu přístrojové techniky AV ČR, oddělení Elektronové mikroskopie, skupina Mikroskopie a mikroanalýza.
