

第一台集成、旋进辅助的分析型近超高真空的4D-STEM
TESCANTENSOR是世界上第一台专业用于多模态表征功能材料、薄膜、天然和合成颗粒的纳米形态、化学和结构特性的4D-STEM,具有出色的4D-STEM性能和前所未有的普遍适用性。
4D-STEM是真正实现多模态表征纳米级材料的特性(如形态、化学和结构)的显微技术。在STEM数据集中的每个像素上,TESCAN TENSOR都可以快速且完美同步地获得衍射花样和能谱图,衍射花样和能谱数据揭示了电子束样品相互作用的全部信息,从而更广泛的获取材料特性。

TESCANTENSOR具有真正独特的功能是Explore,它是TENSOR的集成平台,用于大规模扫描衍射花样数据集的(近)实时处理和分析。Explore可以协助材料科学家、半导体科研人员和失效分析工程师以及晶体学家实现 4D-STEM测量功能,不要求其具备STEM光学或4D-STEM数据分析和后处理的专业知识。

TESCAN TENSOR 这款 4D-STEM 能够超快且精确的同步完成直接电子衍射成像、能谱(EDS)采集、电子束、电子束闸以及采集数据的实时分析和处理。
通过集成当前最先进的技术和组件来实现:
● 混合像素的直接电子衍射相机(DED)
● 近超高真空的样品区域
● 旋进电子衍射(PED)
● 快速、集成电子束闸
● 大立体角、对称、无窗能谱
● 近实时4D-STEM分析和处理软件(Explore)

科学家、工程师、技术人员或是学生们,都一直想要一种能轻松使用的TEM解决方案,它可以在不需要数周或数月的复杂电子光路调整和校准培训的情况下轻松使用。TESCAN TENSOR 让您将时间花在如何表征样品,而不是在光路调试上。这是通过实现具有预设光学特性的"测量"来实现的,如光束电流、会聚角、光斑大小和进动开或关-自动调整和对准。
结论:这是一台像TESCAN扫描电镜一样易于使用的分析型 4D-STEM,具备以结果为导向的电子显微镜的所有优点和效益。这也将带来经济效益,例如新手或新用户可以更快速且高效使用设备,从而导致更高的利用率,进而快速获得投资回报。

4D-STEM(4D扫描透射电子显微镜)是扫描透射电子显微术(STEM)的发展方向,它充分利用了混合像素直接电子探测器的创新,直接电子探测器捕捉STEM图像中每个像素的电子衍射花样。使用这种方法,当电子束在实空间中的2D感兴趣区域(ROI)上扫描时,探测器能轻松获取每个像素的2D倒易空间信息(电子衍射花样),因此称为4D-STEM。
但TESCAN TENSOR更进一步,获得了4D-STEM数据集中每个像素的EDS谱图和电子衍射花样。我们将这种独特的能力称为分析型4D-STEM。分析型4D-STEM与更传统的STEM和STEM断层扫描相结合,为功能材料、薄膜、合成或天然的纳米晶表征提供全面的解决方案。

左图:EDS元素图,红色为碳绿色为铁,能谱图显示在碳纳米管内的金属颗粒为铁。
左图:STEM明场像,显示镍合金单晶在压痕下的变形。
左图:磷酸钛锂阳极颗粒的ADF像。

纳米束衍射(NBED)花样可以提供碳纳米管和其包裹的金属颗粒晶体信息。
再结晶和取向已经变化的镍合金晶体取向图,显示了晶粒取向已从[001]向[03转变。
沿磷酸盐阳极赖粒晶界分布的氧化钛(TiO2)颗粒的相图
和取向图
TESCANTENSOR提供一系列优化的、多模式的、"开箱即用"的STEM、4D-STEM和断层扫描测量。将这些应用于样品就像是按下按钮一样简单,不需要您在(S)TEM光学调整和对准、扫描电子衍射数据采集或4D-STEM数据分析和处理方面拥有丰富的经验。
主要用于样本导航和特征尺寸测量,通过集成的基于闪烁体的明场和环形暗场/高角环形暗场探测器,可以快速获取高达1千兆像素的STEM图像(高达1O兆像素/秒)。
具有自动辅助对准的 STEM晶格成像测量可用于获取原子分辨率的明场(低至2.8A)和高角度的环形暗场(高至3.5A)STEM图像。
得益于两个对称排列的无窗EDS 探测器,固体角为2Srad,可在高EDS计数率(>>10Ocps)下获取元素图。定性和定量EDS分析完全集成在用户软件中。
选择取向/相测量,用于单相和多相多晶以及非晶材料的近实时取向分析和相分析。小电子束(低至1nm)在样品上扫描,同时以每秒数千帧的速度获取衍射花样,并实时自动索引。电子束旋进可以通过按下按钮来实现,从而显著提高结果的质量。
应变测量将纳米束电子衍射与电子束旋进相结合,从而实现单晶中的高精度应变图。一旦通过自动化辅助的样品倾斜将晶粒倾斜到正带轴,一个小的(低至1nm)旋进电子束就会扫描晶体,并获得数千个衍射花样。旋进通过呈现更多的衍射斑点并产生更均匀的斑点来提高用于应变分析的衍射花样的质量。应变图随后逐步进行分析,以向操作员提供近乎实时的应变信息。
虚拟STEM是一种高度可配置的4D-STEM测量,允许实时重建和可视化4D-STEM数据集的STEM图像。用户可以直接在获取的衍射花样上定义虚拟光斑或环形孔径,并使用这些孔径重建图像。或者,分析4D-STEM数据集可以导出到开源的像素化STEM数据分析和处理平台,如HyperSpy、LiberTEM或 Py4DTEM。
STEM和 STEM-EDS是用于采集和重建3D形态(STEM)或元素分布(EDS)数据集的两种测量方法,用于在一系列3D成像软件中进行后续分析和可视化,包括TESCAN的3D体积分析软件。
TESCANTENSOR还可用于3DED(micro-ED)衍射成像采集和分析。无论有没有旋进,几乎平行的纳米束都可以聚焦到小到20 nm的光斑中,并且当样品逐步倾斜到较大范围的角度时,可以获得衍射花样。这为合成或天然亚微米和纳米级颗粒的结构分析提供了优越的解决方案。可选的PETS Advanced软件可用于分析3D旋进电子衍射(3DPED)数据集,以产生晶胞尺寸。
4D-STEM测量的性能、使用性甚至可用性在历史上一直受到影响,因为在最初并非为此目的设计的,因为(S)TEM镜筒缺乏4D-STEM组件的集成。但TESCANTENSOR并非如此。
电子束扫描的同步:
● 衍射成像
● EDS获取
● 电子束旋进
● 快速束闸
● 近实时4D-STEM数据分析与处理
与强大的软件解决方案相结合,意味着TESCANTENSOR是一种专门为分析4D-STEM应用而设计的显微镜。

TENSOR的集成一个组件是DECTRIS 的QUADRO直接电子探测器,DECTRIS是精确、高性能混合像素X射线和电子探测器的领先开发商和制造商。DECTRIS QUADRO的性质,特别是其大探测器尺寸(512x512像素)、灵敏度和速度(2250fps@16位)使该探测器是最适合于旋进辅助的4D-STEM应用。
在没有动力学衍射伪影(即禁止反射)的情况下,所产生的旋进电子衍射花样非常适合各种应用。好处包括在进行取向和相分析时更好地区分衍射花样,或提高应变图的精度。TESCANTENSOR|使用NanoMEGAS经过验证和信赖的ASTAR软件算法进行模板创建和模式索引。
高阶反射也改善了纳米晶体材料的结构测定。对于使用旋进辅助电子衍射断层扫描(带旋进的3DED,或3DPED)进行结构测定,TESCANTENSOR提供可选的PETS Advanced软件,这是FZU的PETS软件(PETS.FZU.cz)的一个版本,为TESCAN定制。
集成了电子束旋进是TESCANTENSOR 的一个关键特征。电子束旋进的能力意味着入射电子束倾斜并围绕显微镜的中心轴连续旋转。电子束旋进必须仔细对准,以确保旋进轴点与试样表面重合,并且电子束会聚在尽可能小的圆形点上。由于独特的镜筒设计和软件自动化都集成到TESCANTENSOR新系统架构的基本设计中,这种对齐可以毫不费力地自动实现。
TESCANTENSOR允许您在整个4D-STEM测量范围内在电子束旋进和非旋进下轻松操作,特别是用于取向图和相图以及应变图,也用于虚拟STEM和衍射断层扫描。旋进导致埃瓦尔德球体在倒空间中摆动,这导致了许多积极因素:
● 在保持衍射花样的几何形状的同时,动力学效应最小化;
● 与静态爱瓦尔德球体相比,零阶和高阶Laue区域(ZOLZ和HOLZ)中的反射更多;
● 强度通过布拉格条件进行积分,不受复杂对比度花样的支配。


TESCANTENSOR配备了两个对称的无窗 EDS探测器,固体角为2Srad,以实现高计数率的测量,如成分(元素图谱)、EDS断层扫描或虚拟STEM,从而获取原始4D-STEM数据集,该数据集不仅包含数据集中每个像素的衍射花样,还包含EDS光谱信息。
TESCANTENSOR镜筒的设计包含模块化超高压组件,如ConFlat(CF)法兰和铜垫圈,以在样品区域实现10-Pa的真空度。这实际上消除了镜筒真空中存在的碳氢化合物对样品的污染。
在设计TESCANTENSOR时,我们发现,与在传统TEM平台上搭载多个组件的系统相比,显微镜、探测器、样本、用户甚至科学之间需要更好的集成。我们提出了"以样本/结果为中心"的系统概念,而不是更传统意义上的"以仪器为中心"系统。如果焦点应该放在样本和结果上,而不是放在仪器上,那么仪器的操作必须对用户透明。其结果是,扫描透射电子显微镜是为测量而设计的,而不是必须为显微镜设计测量的解决方案。
没有一组应用程序比4D-STEM和电子衍射的重新兴起更能从应用程序驱动的设计中受益。4D-STEM 的独特之处在于,一旦你有了扫描衍射数据集,你就可以通过软件分析和处理从中提取信息。你可以非常精确地绘制应变和电场强度图。你可以获得晶体取向图和相图。正是这一点,我们对非电子显微镜专家的用户非常透明。选择这些测量中的任何一个,工具将会自动处理,同时近乎实时地处理所提取的信息。这使您能够在不被复杂的设置流程阻碍的情况下将时间花在宝贵的样本上,并在最短的时间内实现优化结果。对于从事基础科学的传统研究人员来说,应用驱动设计不是一个问题,但在不断增长的材料科学市场中,无论是学术界还是工业界,我们都看到了对"工具"而非"仪器"的渴望。这对于确保利用率和生产力支持您从日益复杂的科学仪器购买中获得投资回报尤为重要。
