Tài liệu PDF

Toàn ảnh điện tử

Toàn ảnh điện tử
Bởi:
Lê Văn Tâm
Toàn ảnh điện tử hay Toàn ký điện tử là một kỹ thuật phân tích cấu trúc điện từ của vật
rắn, được phát triển từ kính hiển vi điện tử truyền qua, dựa trên nguyên tắc ghi lại ảnh
toàn ký của chùm điện từ tán xạ qua vật rắn, với chùm điện tử gốc ban đầu.

Sơ đồ nguyên lý cấu trúc của một hệ ghi toàn ảnh điện tử

Nguyên lý của toàn ảnh điện tử
Toàn ảnh điện tử hoàn toàn tương tự với phép toàn ảnh quang học (được phát minh bởi
Dennis Gabor), chỉ có điều sóng được sử dụng ở đây là sóng điện tử và sự tán xạ của
sóng điện tử được ghi lại là do sự tán xạ trên trường điện từ của mẫu vật. Để thực hiện
phép toàn ảnh điện tử, người ta ghi lại sự giao thoa của 2 chùm điện tử kết hợp được
phát ra từ cùng một nguồn (được chia thành hai nhờ bộ lăng kính tách chùm tia). Để tạo
1/3


Toàn ảnh điện tử

ảnh giao thoa chất lượng cao, điện tử được dùng phải là sóng điện tử được phát ra từ các
súng phát xạ trường (có độ đơn sắc rất cao).
Khi một chùm điện tử chiếu qua mẫu vật, sóng điện tử bị lệch pha do sự tán xạ với từ
trường và trường tĩnh điện của mẫu vật. Và sự dịch pha được cho bởi công thức:

số hạng đầu tiên là thành phần tán xạ trên trường tĩnh điện, số hạng thứ hai là tán xạ trên
từ trường. Công thức có thể viết gọn lại thành:

với V,t lần lượt là trường tĩnh điện nội trung bình, độ dày của mẫu vật, λ,E là bước sóng

và thế tăng tốc của điện tử; \vec{A} là thế véctơ sinh ra do từ trường của mẫu vật.

Ảnh toàn ảnh điện tử ghi lại xung quanh một vách đômen của mẫu màng mỏng từ

Ảnh toàn ảnh ghi lại trên màn ảnh là hình ảnh giao thoa của chùm tia điện tử ban đầu
và chùm tia điện tử (đã bị lệch pha) sau khi truyền qua vật. Cường độ của ảnh phân bố
được cho bởi công thức[2]:
I(x,y) = 1 + A2(x,y) + 2A(x,y).cos[2πxβ / λ + Δφ]
với A(x,y),β là biên độ sóng điện tử và góc chồng chập 2 chùm tia.

2/3


Toàn ảnh điện tử

Lịch sử phát triển, ưu điểm và hạn chế
Toàn ảnh điện tử được phát triển từ nguyên lý toàn ký của Dennis Garbor[3] bởi nhóm
nghiên cứu của Gottfried Möllenstedt, Heiner Düker, và Herbert Wahl ở Trường Đại
học Tübingen, Đức vào giữa những thập niên 1950[4] và tiếp tục được phát triển mạnh
kể từ thập niên 1970 với sự ra đời của súng phát xạ điện tử phát xạ trường.
Ngày nay, toàn ảnh điện tử đã trở thành một kỹ thuật được phát triển mạnh, cho phép
nghiên cứu cấu trúc từ của các màng mỏng (giống như các kỹ thuật khác của TEM như
hiển vi Lorentz...). Điểm mạnh của toàn ảnh điện tử là có khả năng cho độ phân giải
không gian rất cao (có thể đạt tới cấp độ dưới 1 nm) và rất nhạy với sự thay đổi của
trường điện từ trong mẫu vật do vậy có khả năng tạo độ phân giải thời gian rất tốt.
Điểm kém là quá trình cài đặt phức tạp và đòi hỏi chùm điện tử có tính kết hợp cao, có
nghĩa là nó đòi hỏi những nguồn phát điện tử phát xạ trường với chất lượng rất cao (điều
này ảnh hưởng nhiều đến giá thành và tính chất hoạt động).

3/3