Aberration Corrector for an Exclusively Low-Voltage Electron Microscopy
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Současný vývoj v oblasti nízkovoltové elektronové mikrokospie vede ke zlepšování prostorového rozlišení cestou korekce elektronově-optických vad. V posledních letech se implementace korektorů u konvenčních elektronových mikroskopů (50-200 kV) stává standardem. Nicméně zabudování korektoru do malého stolního prozařovacího mikroskopu pracujícího s nízkým urychlovacím napětím je stále výzva. Velmi vhodným řešením korekce otvorové vady u takovýchto přístrojů se zdá být koncept hexapólového korektoru založeného na bázi permantních magnetů umožňující zachovat minimální rozměry stolního transmisního mikroskopu. Přednosti a potenciál Roseho hexapólového korektoru vzhledem k použití v nízkovoltových systémech jsou předmětem kritické analýzy obsažené v této práci, včetně zásadního příspěvku tohoto korektoru k celkové chromatické vadě přístroje. Chromatická vada zůstává, navzdory veškeré snaze o její minimalizaci, zcela zásadním aspektem při návrhu korektoru. Koncept představený v rámci této dizertační práce je určen především pro skenovací prozařovací transmisní mód z důvodu omezení nárůstu chromatické vady způsobeného průchodem elektronového svazku preparátem. V práci lze také nalézt podrobný popis navržených kompenzačních systémů korektoru určených k precisnímu seřízení optické soustavy.
Current development of low voltage electron microscopy has led to an aberration correction of the instrument in order to improve its spatial resolution. In recent years, aberration correction has slowly become standard in high-end conventional transmission electron microscopy (50-200kV). However, the integration of a corrector to a desktop transmission electron microscope with exclusively low-voltage design seems to be a challenging task. The hexapole corrector based on permanent magnet technology seems to be a promising solution for the correction of the primary spherical aberration, especially if the compact dimensions and low complexity are to be preserved. The benefits and potential of the Rose hexapole corrector implemented to such low-voltage systems are critically considered in this thesis. The feasibility of a miniaturized corrector suitable for desktop LVEM is thoroughly discussed, including the aspect of corrector contribution to chromatic aberration that appears to be crucial. However, despite the effort to minimize the effect of chromatic aberration, its high importance with respect to the microscope resolution still remains a serious obstacle. It must be taken into account when the design is made. The presented concept is intended exclusively for STEM mode to avoid additional chromatic deterioration caused by electron passage through the specimen. The design of the key segment (transfer lens doublet) is discussed in detail, including its compensation system, which guarantees proper alignment. Optimal corrector parameters and theoretical resolution limits of such a system are proposed.
Current development of low voltage electron microscopy has led to an aberration correction of the instrument in order to improve its spatial resolution. In recent years, aberration correction has slowly become standard in high-end conventional transmission electron microscopy (50-200kV). However, the integration of a corrector to a desktop transmission electron microscope with exclusively low-voltage design seems to be a challenging task. The hexapole corrector based on permanent magnet technology seems to be a promising solution for the correction of the primary spherical aberration, especially if the compact dimensions and low complexity are to be preserved. The benefits and potential of the Rose hexapole corrector implemented to such low-voltage systems are critically considered in this thesis. The feasibility of a miniaturized corrector suitable for desktop LVEM is thoroughly discussed, including the aspect of corrector contribution to chromatic aberration that appears to be crucial. However, despite the effort to minimize the effect of chromatic aberration, its high importance with respect to the microscope resolution still remains a serious obstacle. It must be taken into account when the design is made. The presented concept is intended exclusively for STEM mode to avoid additional chromatic deterioration caused by electron passage through the specimen. The design of the key segment (transfer lens doublet) is discussed in detail, including its compensation system, which guarantees proper alignment. Optimal corrector parameters and theoretical resolution limits of such a system are proposed.
Description
Keywords
Hexapólový korektor, nízkovoltová prozařovací elektronová mikroskopie, dublet přenosových čoček na bázi permanentních magnetů, otvorová vada, chromatická vada, Hexapole corrector, low-voltage scanning transmission electron microscopy, permanent magnet transfer lens doublet, spherical aberration, chromatic aberration
Citation
BAČOVSKÝ, J. Aberration Corrector for an Exclusively Low-Voltage Electron Microscopy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fyzikální a materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
Mgr. Tomáš Radlička, Ph.D. (člen)
Ing. Radovan Vašina, CSc. (člen)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
Ing. Pavel Jánský, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-11-02
Defence
DDP se zabývá aktuální oblastí vývoje elektronových mikroskopů, tj. korekcí optických vad.
Výsledky práce naleznou uplatnění při konstrukci elektronových mikroskopů malých rozměrů.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení