Cathodoluminescence imaging

阴极发光

什么是阴极发光?

阴极发光(CL)是在紫外与近红外电磁波谱范围内的光或电磁辐射。它是在电子束中的极速电子(阴极线)刺激材料后产生的。

在高能电子束与材料相互作用过程中,会有很多现象产生。除了电子信号以外,还会产生在x-rays与中红外间的广泛的电磁辐射。

Cathodoluminescence imaging schematic
图1:当高能电子束撞击样品时产生现象的过程示意图。 这些现象的过程可以用于不同的表征技术。 阴极发光是UV / VIS / IR光谱范围内的电磁辐射。

为什么选择阴极发光?

阴极发光可用于探索物质的许多基本特性。 它可用于研究光传播、散射,材料的电子结构(例如带隙,缺陷)以及共振现象等等。 因此它为基础研究以及与工业直接联系的应用研究(计量学,失效分析)提供了宝贵的信息来源。

传统的光学显微镜在衍射极限方面受到分辨率的限制。 阿贝的衍射定律表明,如果两个点间距小于d = λ0/(2NA),光学显微镜无法对此进行解析。 这使得传统的光学显微镜不适用于真正纳米级的研究。

Electron micrograph of a nanoantenna
图2:长度为125nm的金棒的电子显微照片。此图的比例尺为50nm。这个金棒作为纳米天线在λ0= 750nm处共振。重叠的红色圆圈表示λ0= 750nm和NA = 1的衍射极限点。小的蓝点表示5nm的电子束(按比例放大)。图片右侧呈现的是由灰色虚线圆圈包围区域的放大图像。 该阴极发光图像说明了电子束激发对研究纳米材料的重要性。

该问题的解决方案是使用快速电子束来探测纳米级的材料。使用电子作为激发源具有以下几个优点。

  1. 激发分辨率可以非常高,因为典型的扫描电子显微镜可以聚焦和定位精度为1-10nm的电子束。

  2. 由于测量是在电子显微镜环境中进行的,因此全电子显微镜工具箱可用于将纳米级几何特征与光学响应相关联。

阴极发光成像的强大之处在于它将功能性光学信息与与电子显微镜相关的优异空间分辨率相结合。 这使得该技术对于各种各样的应用和研究非常有吸引力,特别是在光学研究材料科学地质学领域。

 

SPARC cathodoluminescene detection system

SPARC 阴极发光探测器

SEM阴极发光成像系统

SPARC是由DELMIC设计和生产的阴极发光探测器。该系统可以安装到任何SEM上进行高性能的阴极发光成像。

SPARC的灵敏度和易用性为研究提供了最可靠的实验结果、最佳的实验体验以及最大的实验自由性。SPARC将阴极发光的应用推动到了更高的水平。

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