CCOR - Cs/Cc/B3 Korrektor für TEM (achroplanatic)
CCOR - Cs/Cc + außeraxiales Koma Korrektor für TEM (achroplanatic)
Der CCOR Cc/Cs-Korrektor für die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurde im Rahmen des TEAM-Projekts entwickelt, um eine Auflösung 0von nur 0.5 Angström (0.05 nm) im TEM zu erzielen. Beim CCOR handelt es sich um einen Quadrupol-Oktupol-Korrektor, der sowohl den Öffnungsfehler der dritten Ordnung Cs=C3, die außeraxiale Koma B3 und darüber hinaus auch den linearen Farbfehler Cc korrigiert. Für die Cc-Korrektur werden nicht nur magnetische Felder, sondern auch starke elektrostatische Quadrupolfelder (bis zu +/-8kV) benötigt. CEOS ist die einzige Firma weltweit, die diese aufwändige Technilogie erfolgreich zur Bildfehlerkorrektur im TEM einsetzt. Das optische Design ermöglicht die vollständige Korrektur aller axialen Bildfehler bis zur einschließlich 4. Ordnung und eine Teilkorrektur der 5. Ordnung. Darüber hinaus können alle außeraxialen Bildfehler bis zur einschließlich 3. Ordnung korrigiert werden (aplanatische Abbildung). Die residualen Farbfehler sind so gering, dass ein sehr großes Energiefenster von ca. 1keV nahezu frei von Defokusvariationen abgebildet werden kann (achromatische Abbildung). Aufgrund der Summe dieser Eigenschaften ist der CCOR ein echter Achroplanat. Die Korrektur des Farbfehlers verbessert nicht nur das Informationslimit (Auflösungsvermögen) des TEMs, sondern ermöglicht auch einen deutlich höheren Bildkontrast durch den zusätzlichen Kontrastbeitrag von inelastisch gestreuten Elektronen, die in Cc-unkorrigierten Bildern lediglich einen unscharfen Untergrund beitragen. Dadurch eröffnet der CCOR im Bereich der Materialwissenschaften neuartige Anwendungsmethoden im Zusammenhang mit energiegefilterter TEM-Abbildung (EFTEM) und Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS), und ist besonders vorteilhaft für Untersuchungen von dicken Objektstrukturen. Im Life-Science-Bereich kommt der Vorteil bei der Abbildung von dickeren Proben in der Cryo-Transmissionselektronenmikroskopie ebenfalls zum tragen. In der Cryo-Tomografie von gefrorenen Bio-Proben treten während der tomografischen Kippserien sehr hohe projizierte Probendicken auf, so dass ein Großteil aller Elektronen inelastische Wechselwirkung mit dem Objekt erfährt. Der CCOR sorgt dafür, dass diese Elektronen weiterhin kontrasterhaltend zur Bildentstehung beitragen.
Merkmale:
- Quadrupol-Oktupol-Korrektor für TEM
- Simultane Korrektur des Farbfehlers Cc, des sphärischen Öffnungsfehlers Cs=C3 und der außeraxialen Koma B3
- Justierbar für den Hochspannungsbereich von 50kV bis 300 kV
- Korrigiert alle axialen Bildfehler bis zur 5.Ordnung(C1, A1, B2, A2, C3, S3, A3, B4, D4, A4, S5, R5)
- Korrigiert außeraxiale Aberrationen bis zur einschließlich 3.Ordnung(A1g/G, A2g/G, B2g/G) für große Bildfelder,z.B. für 4kx4k-Kameras.
- Im Vergleich zur Verwendung eines Monochromators zur Auflösungverbesserung bietet die Cc-Korrektur bei gleicher Auflösung einen viel höheren Strahlstrom. Dadurch geringere Belichtungszeiten und kürzere Durchlaufzeiten.
- Durch Cc-Korrektur höherer Bildkontrast durch zusätzlichen Hochauflösungskontrastbeitrag von inelastisch gestreuten Elektronen.
- Kompatibel mit folgenden TEMs:TFS Titan, weitere auf Aunfrage
Technische Daten:
- Maße (HxBxT): 829 x 638 x 638 [mm]
- Mikroskopie-Modus: TEM (Kryo-TEM)
- Hochspannungsbereich: 50kV – 300kV
Anwendungsbereich:
In den Materialwissenschaften besonders geeignet für Höchstauflösungs-TEM und spektroskopische Abbildung (EFTEM). In den Biowissenschaften insbesondere geeignet für Cryo-TEM und Cryo-Tomographie an sehr dicken Proben wie z.B. ganzen Zellen.
Kontakt
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Diffraktogramm (links) und Young's Fringes (rechts) einer Aufnahme von Gold-Partikeln, aufgenommen mit einem TFS Titan mit CCOR bei 50 kV. In beiden Bildern sieht man Reflexe bis über 11.1 /nm. Das Informationslimit bei 50 kV erreicht damit mindestens 90 pm.Im vergrößerten Diffraktogramm auf der linken Seite sind sogar Au [422] Reflexe zu sehen, die einem Abstand von nur 83 pm entsprechen. (PICO Status Report 2014)
a) Atomar aufgelöste Phasenkontrastabbildung von Ce-dottiertem YAlO_3 (YAP), aufgenommen am chromatisch und sphärisch korrigiertem PICO Elektronenmikroscop mit CCOR bei 200 kV. Die Yttrium-Atompaare, die O-Al-O Verbindungen und die isolierten Sauerstoff-Atome sind einzeln lateral aufgelöst. Die aufgelösten Abstände von 57 pm und 68 pm für Y-Y- Atompaare sind im Bild markiert. b) Die Auswertung der Häufigkeitsverteilung der abgebildeten Atomabstände zeigt, dass der Y-Y-Abstand nicht konstant ist. Durch Relaxation in der dünnen TEM-Probe treten Atomverschiebungen auf. c) Zwei repräsentative Linienprofile zeigen atomare Y-Y-Abstände von jeweils 68 pm und 57 pm. d) Die schematische Darstellung von 2x2 orthorhombischen Einheitszellen entlang der kristallographischen b-Zonenachse von YAP illustriert die idealen bulk-Atomsäulenabstände. (L Jin, J. Bartel, C Jia and K.W. Urban Ultramicroscopy 176 (2017) 99-104).
Tomografische Kippserie einer kompletten Makrophagenzelle, aufgenommen mit einem chromatisch und sphärisch korrigierten Transmissionselektronenmikroskop bei 300 kV, Semi Aperturwinkel 10° und Pixelgröße 4,53 nm (TFS Titan 80-300 „PICO“, PICO Projekt, Er-C, Jülich, Deutschland). a) TEM-Bild bei 0° Kippwinkel von mit "low-density Lipoprotein" (LDL) beschichteten Gold Nanopartikeln-Anhäufungen innerhalb der Zelle. b) 3D-Rekonstruktion der Zelle. Drei jeweils 154 nm dicke Schichten innerhalb des Volumens (entlang der Höhe) sind dargestellt. c) 3D Modell des Tomograms aus b). Häufungen von Nanopartikeln sind in Grün dargestellt. Die Windungen der Plasmamembran sind in Lila dargestellt. (Baudoin et al. Microsc. Microanal. 19, 814-820, 2013).
3D-Rekonstruktion von Gold Nanopartikel Clustern innerhalb einer Makrophagenzelle, aufgenommen mit einem chromatisch und sphärisch korrigierten Transmissionselektronenmikroskop bei 300 kV (TFS Titan 80-300 „PICO“, PICO Projekt, Er-C, Jülich, Deutschland). a) Übersichtsbild bei 3,39 nm Pixelgröße. b) Weiß markierter Ausschnitt aus a), aufgenommen bei 0,44 nm Pixelgröße. Zu sehen sind ausgewählte Ansammlungen von Nanopartikeln verschiedener Größen. c) 3D Rekonstruktion der individuellen Nanopartikel aus b). Nanopartikel mit 7 nm Durchmesser sind Grün dargestellt, Nanopartikel mit 16 nm sind in Magenta, Gelb, Rot und Blau dargestellt. Die weißen Pfeile in b) und c) markieren die jeweils gleichen Nanopartikel. (Baudoin et al. Microsc. Microanal. 19, 814-820, 2013).
Nach erfolgreicher Korrektur des linearen Farbfehlers Cc wird die Achromatizität nur noch von Farbfehleranteilen höherer Ordnung beeinflusst. Diese sind so gering, dass sie gegenüber einem Cc-unkorrigierten Mikroskop (rot gestrichelt) vernachlässigbar sind. Dadurch werden alle Elektronen in einem sehr großen Energiefenster (~1 keV) gleichermaßen fokussiert auf der Kamera abgebildet. Dies verbessert generell den Bildkontrast und ermöglicht zudem hoch-aufgelöste EFTEM-Aufnahmen mit großen Energiefenstern.