主题：【讨论】讨论下FEI的照明系统

原文由 werwerg(werwerg) 发表:
我用过Ｆ２０，碰到过类似的问题。probe分辨率怎么调都不到所声称的０.19nm，且信噪比较差。ＦＥＩ工程师建议我们用的参数是gun lens 3; probe size:9. 但用这些参数我一直没调出金颗粒的晶格像，尝试了变换这些参数也没成功。而用与其有相近球差系数的jeol机型，虽然并不轻松但细调后总可以获得。
不过我用的这台Ｆ２０曾作过点改造，所以以前一直把分辨率差归结为改造的原因。

原文由 iamikaruk(iamikaruk) 发表:
最近在摸FEI的电镜，对于它的照明系统不是很清楚，主要问题有两个方面
1)F20的HRSTEM问题
F20 STEM理论上可以达到0.19 nm的分辨率，但是怎么调整都只差不多0.2 ~0.3nm的分辨率，而且信噪比比较差。我看到N.D. Browning等人推荐的F20 gun lens是1.05~1.10 kV，对应gun lens 3~4，目的是在gun lens那一级先将束斑尺寸缩小一次，不过他们的设备上有monochromator。drizzlemiao斑竹也讨论到了gun lens的问题，我个人的粗浅理解是FEG的静电透镜有两个，分别是A1，A2，对应FEI就是extraction voltage和gun lens。具体gun lens是哪一级电势差我不太清楚，应该是drizzlemiao所说的两个阳极电势差。一般做STEM为了亮度是提高extraction voltage，为了减小束斑尺寸是降低gun lens，这些一般在老的JEOL电镜上是不动的。现在问题就来了，一般FEI做HRTEM的gun lens是3，FEI的在线manual给出的对应电压为1 kV左右。我搜索了网上给出的manual，一般做HRSTEM的gun lens为7，这个对应的gun lens应该是3 kV左右。所以问题应该不象drizzlemiao斑竹所说的出于兼顾信号强度和束斑尺寸的考虑，毕竟3 kV的电压实在是挺不合理的。
2)Titan的Koehler照明系统
个人感觉Titan的Koehler照明系统乱七八糟的，从来就没有见过它同心放大缩小过，尽管service也调了几次，但也不见得好到哪里。很多做高分辨的人干脆将C3给关了，不用平行光照明。但是如果关闭C3，在beam overfocus的时候强度不均匀，衍射成圆盘；在beam underfocus的时候却强度比较均匀，衍射成点。我不太理解这背后是为什么，难道是样品高度不在eucentric height的原因么...

原文由 蓝莓口香糖(drizzlemiao) 发表:
我不是很熟悉Tecnai的光路结构，但是猜想场发射枪的设计应该大同小异。我记得听人说过gun lens就是A2，但是我认为实际起作用的是A1和A2的差值，通常不提A1可能是这个参数变动比较少。A1的作用是引出电子，但是电子被引出后也具有了一定的电势，要实现聚焦，需要一个低电势，这类似于钨灯丝的负偏压。Browning的参数也印证了这个想法。他用的引出电压是4.4，当gun lens是1.1的时候，可以起到聚焦作用，但是gun lens是4.5的时候，已经没有聚焦作用了。但是对于不同的工作模式，要注意是不是A1会自动发生变化。如果手边有场发射的Tecnai，可以验证一下。有人为了在STEM中得到足够的信号强度，会把A1调高，这时候直接比较A2就没有太大意义了。Browning选择1.1确实是兼顾束斑大小和信号强度，他称为是“优化”参数。但是他用的电镜比较特殊，多了一个单色器。尽管他可以关闭单色器，但是电子枪到聚光镜的距离仍然是增加了，所以A2聚焦后的第一个束斑的位置可能和普通电镜不同，所用参数可能也不同。我想FEI的帮助文件里是没考虑这个因素的。
至于STEM分辨率的问题，通常厂商给出的指标是有所保留的，用户应该能得到。如果变换各种参数都达不到,场发射枪的类型可能是个影响因素。但是Muller的Tecnai号称有0.16nm的分辨率，不知道他们怎么搞出来的，可能是极限。
对于聚光镜的问题，我觉得不管是什么设计，从会聚点欠焦都会得到比过焦状态更均匀的光斑，在衍射中也更容易得到衍射点。

原文由 penguinle(penguinle) 发表:
楼上说的有理， 在Titan上A1为 extract vol.,做STEM的标准是4.5kv，HRTEM是3.95kv。STEM的gun lens是6or above，spot size9or above，cond aper 用50um，在这个条件下很容易就可以得到1.3的probe。但是美国有几个组的Titan可以做到1A的probe，这些连Fei的specialist都不知道是怎样提高的，所以我觉得自己的仪器还得自己慢慢搞。

原文由 iamikaruk(iamikaruk) 发表:
请看werwerg的回帖，工程师推荐的gun lens是3...这个是“理论“上更为合理的设置

原文由 penguinle(penguinle) 发表:
楼上说的有理， 在Titan上A1为 extract vol.,做STEM的标准是4.5kv，HRTEM是3.95kv。STEM的gun lens是6or above，spot size9or above，cond aper 用50um，在这个条件下很容易就可以得到1.3的probe。但是美国有几个组的Titan可以做到1A的probe，这些连Fei的specialist都不知道是怎样提高的，所以我觉得自己的仪器还得自己慢慢搞。

原文由 penguinle(penguinle) 发表:
难道Tecni和Titan不一样？Fei的research scientist和工程师推荐的Titan STEM是lens 6，lens3只适合HRTEM。gun lens和spot size在help file里面有详细的解释，等开学了我去找找看。另外我有他们的manual，等过几天去看看告诉你吧。Fei的research scientist一共就4个，base在埃因霍温，他们其中一个来做demo的时候给我们详细说过alignment。明年初我要去荷兰培训一下Titan，要是搞不太懂到时候我问问他们吧。

原文由 iamikaruk(iamikaruk) 发表:
请看werwerg的回帖，工程师推荐的gun lens是3...这个是“理论“上更为合理的设置

原文由 penguinle(penguinle) 发表:
楼上说的有理， 在Titan上A1为 extract vol.,做STEM的标准是4.5kv，HRTEM是3.95kv。STEM的gun lens是6or above，spot size9or above，cond aper 用50um，在这个条件下很容易就可以得到1.3的probe。但是美国有几个组的Titan可以做到1A的probe，这些连Fei的specialist都不知道是怎样提高的，所以我觉得自己的仪器还得自己慢慢搞。

原文由 蓝莓口香糖(drizzlemiao) 发表:
我认为较小的A1可以提高相干性，较大的A1能增大发射电流。对于相同的A1，较小的A2有利于得到更小的光斑，但是会损失强度；较大的A2能提高强度，但是光斑会变大一些，但是相干性也会略差。采用什么样的组合，就看具体需要了，毕竟不是所有的人都追求极限分辨率。在更多的场合，还是用C1控制光斑大小更常见，这个时候用高A2保留STEM的信号强度，只靠C1减小光斑，也算是合理的想法。而对应高分辨像，用低A2得到更好的相干性，用C1得到大视场。我猜测FEI的帮助文件可能是这样的意思，他们要面对的是大量普通用户，不能搞得太复杂。