Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Estigma

Un estigmatizador es un componente de los microscopios electrónicos que reduce el astigmatismo del haz al imponer un campo cuadrupolar eléctrico o magnético débil sobre el haz d...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Un estigmatizador es un componente de los microscopios electrónicos que reduce el astigmatismo del haz al imponer un campo cuadrupolar eléctrico o magnético débil sobre el haz de electrones.

Fondo

Campo cuadrupolar creado por cuatro cables. El principio de un estigmatizador consiste en ajustar la corriente que circula por cada uno de los cables para modificar la forma del haz.

Para los primeros microscopios electrónicos —entre las décadas de 1940 y 1960 [ 1 ] — el astigmatismo era uno de los principales factores que limitaban su rendimiento. [ 2 ] Las causas de este astigmatismo incluyen objetivos desalineados, campos magnéticos no uniformes en las lentes (que eran especialmente difíciles de corregir), lentes imperfectamente circulares y contaminación en la apertura del objetivo. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Por lo tanto, para mejorar la resolución, era necesario corregir el astigmatismo. [ 6 ] Los primeros estigmatizadores utilizados en microscopios electrónicos comerciales se introdujeron a principios de la década de 1960. [ 1 ]

La corrección estigmática se realiza mediante un campo eléctrico o magnético perpendicular al haz. [ 7 ] Ajustando la magnitud y el azimut del campo del estigmático, se puede compensar la astigmatización asimétrica. [ 5 ] Los estigmáticos producen campos débiles en comparación con las lentes electromagnéticas que corrigen, ya que generalmente solo se requieren correcciones menores. [ 8 ]

Número de polos

Los estigmatizadores crean un campo cuadrupolar y, por lo tanto, deben constar de al menos cuatro polos, pero también se utilizan estigmatizadores hexapolares, [ 9 ] octopolares y dodecapolares, siendo los estigmatizadores octopolares los más comunes. [ 10 ] [ 11 ] Los estigmatizadores octopolares (o de orden superior de polos) también producen un campo cuadrupolar, pero utilizan sus polos adicionales para alinear el campo impuesto con la dirección de la elipticidad de la estigmatización. [ 3 ]

Tipos

Estigmatizador magnético

El estigmatizador magnético es una lente cilíndrica débil que corrige la componente cilíndrica del haz. Puede consistir en varillas metálicas que inducen un campo magnético y que se insertan con su eje longitudinal hacia el centro del haz. Al retraer o extender las varillas, se puede compensar el astigmatismo. [ 12 ]

Electromagnético

Los estigmatizadores electromagnéticos son estigmatizadores integrados en las lentes que deforman directamente el campo magnético de la(s) lente(s). Estos fueron los primeros tipos de estigmatizadores que se utilizaron. [ 9 ] [ 12 ]

Estigmatizadores automáticos

En la mayoría de los casos, el astigmatismo se puede corregir utilizando un campo estigmatizador constante que ajusta el operador del microscopio. La causa principal del astigmatismo, el campo magnético no uniforme producido por las lentes, generalmente no cambia de forma perceptible durante una sesión de TEM. Un desarrollo reciente son los estigmatizadores controlados por computadora, que suelen utilizar la transformada de Fourier de la imagen para encontrar el ajuste ideal del estigmatizador. La transformada de Fourier de una imagen astigmática suele tener forma elíptica. [ 13 ] Para una imagen estigmática, es redonda; esta propiedad puede ser utilizada por algoritmos para reducir la aberración astigmática. [ 4 ]

Sistemas de estigma múltiple

Normalmente, un estigmatizador es suficiente, pero los TEM suelen contener tres: uno para estigmatizar el haz fuente, uno para estigmatizar las imágenes en el espacio real y uno para estigmatizar los patrones de difracción. Estos se conocen comúnmente como estigmatizadores de condensador, objetivo e intermedio (o de difracción). [ 14 ] Se propone el uso de tres estigmatizadores posteriores a la muestra para reducir la distorsión lineal. [ 15 ]

Véase también

  • Anastigmat , un objetivo fotográfico completamente corregido para las tres principales aberraciones ópticas.

Referencias

  1. 1 2 Jon Orloff (24 de octubre de 2008). Manual de óptica de partículas cargadas, segunda edición . CRC Press. pág.  130. ISBN 978-1-4200-4555-0.
  2. ↑ Peter W. Hawkes (6 de noviembre de 2013). Los comienzos de la microscopía electrónica . Elsevier Science. ISBN 978-1-4832-8465-1.
  3. 1 2 Jon Orloff (24 de octubre de 2008). Manual de óptica de partículas cargadas, segunda edición . CRC Press. pág. 292. ISBN  978-1-4200-4555-0.
  4. 1 2 Batten, CF (2000). Autoenfoque y corrección del astigmatismo en el microscopio electrónico de barrido (Tesis doctoral, Facultad del Departamento de Ingeniería, Universidad de Cambridge).
  5. 1 2 Elizabeth M. Slayter; Henry S. Slayter (30 de octubre de 1992). Microscopía óptica y electrónica . Cambridge University Press. pág. 240. ISBN  978-0-521-33948-3.
  6. ↑ Hillier, James; Ramberg, EG (1947). "El objetivo del microscopio electrónico magnético: fenómenos de contorno y la obtención de un alto poder de resolución". Journal of Applied Physics . 18 (1): 48. Bibcode : 1947JAP....18...48H . doi : 10.1063/1.1697554 . ISSN 0021-8979 . 
  7. ↑ Anjam Khursheed (2011). Óptica y espectrómetros para microscopios electrónicos de barrido . World Scientific. ISBN 978-981-283-667-0.
  8. ↑ Peter W. Hawkes; E. Kasper (24 de abril de 1996). Principios de óptica electrónica: Óptica geométrica básica . Academic Press. págs. 517–. ISBN  978-0-08-096241-2.
  9. 1 2 Riecke, WD (11 de noviembre de 2013). Lentes electrónicas magnéticas . Springer Science & Business Media. pág. 269. ISBN  978-3-642-81516-4.
  10. ↑ P. Rai-Choudhury (enero de 1997). Manual de microlitografía, micromecanizado y microfabricación: Microlitografía . IET. pág. 154. ISBN  978-0-85296-906-9.
  11. ↑ Peter W. Hawkes (6 de noviembre de 2013). Los comienzos de la microscopía electrónica . Elsevier Science. pág. 369. ISBN  978-1-4832-8465-1.
  12. 1 2 Saul Wischnitzer (22 de octubre de 2013). Introducción a la microscopía electrónica . Elsevier Science. págs. 91–92 . ISBN  978-1-4831-4869-4.
  13. ↑ Rudnaya, YO; Van den Broek, W.; Doornbos, RMP; Mattheij, RMM; Maubach, JML (2011). "Corrección de desenfoque y doble astigmatismo en HAADF-STEM". Ultramicroscopía . 111 (8): 1043– 1054. doi : 10.1016/j.ultramic.2011.01.034 . ISSN 0304-3991 . PMID 21740867 .  
  14. ↑ BG Yacobi; LL Kazmerski; DB Holt (29 de junio de 2013). Microanálisis de sólidos . Springer Science & Business Media. pág. 81. ISBN  978-1-4899-1492-7.
  15. ↑ Bischoff, M., Henstra, A., Luecken, U., & Tiemeijer, PC (2013). Patente estadounidense n.° 8,569,693. Washington, DC: Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos.