6月8日,应国际实验室张跃钢研究员邀请,德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology, KIT)电子显微镜实验室(Laboratory for Electron Microscopy, LEM)Reinhard Schneider博士来纳米所作学术交流,作了题为“Characterization of advanced materials by EELS and EFTEM”的学术报告。
在传统透射电子显微镜学(Transmission electron microscopy, TEM)中,样品对入射电子的非弹性散射通常是不利的,会降低图像的清晰度;然而,这些非弹性散射的电子却携带了丰富的化学结构信息,目前最常见的应用就是X射线能谱(Energy dispersive X-ray spectroscopy, EDXS)和电子能量损失谱(Electron energy loss spectroscopy, EELS)。搭载这两项配件以后,透射电镜在原有功能的基础上,可以对材料进行纳米尺度下的化学分析。EDXS更适合用于分析中高原子序数的元素,相对的,EELS特别对轻元素敏感,因而两者可以很好的配合。并且,EELS可以用来分析化学元素的化学键态,这是目前唯一一种可以在高空间分辨率下进行这一分析的技术手段。此外,现代的EELS谱仪还可以用来获得二维的元素分布图,及能量过滤TEM(Energy-filtered TEM, EFTEM)。
Schneider博士自2006年1月起,成为KIT的高级科学家,总负责LEM的所有5台透射电子显微镜,主要负责TITAN3 80-300球差矫正TEM的日常工作。除了硕士、博士的培养工作,还长期承担多项面向公司企业(如Bosch等)的研发类服务工作。
在Schneider博士的报告中,他首先介绍了EELS和EFTEM的物理背景,并且介绍了LEM的现有设备和其他几类目前主流的商业化设备。然后Schneider博士用大量他多年工作中的实例,展示了EELS和EFTEM的广泛应用。例如,利用一个特殊的带有He气气泡的Si样品,发现,即使He元素的原子序数只有2,EELS可以将它检测出来,再一次证明,EELS是一种非常适合用于检测轻元素的方法。又如,碳材料中C原子的不同杂化方式在EELS中可以清楚的鉴别出来,甚至可以分析其近边结构(Energy loss near-edge fine structure, ELNES)来定量分析sp2和sp3杂化的碳原子的含量比。Schneider博士展示了更多的EFTEM的实用举例和有趣的实验结果,如Si纳米线,金属氧化物的纳米颗粒,Mn掺杂的ZnO磁性半导体等。在提问环节以及会后,Schneider博士与参会师生进行了热烈的交流讨论。
Reinhard Schneider博士作报告
报告人现场