개별 나노 입자의 3D 원소 매핑에 대한 에너지 분산 X 선 단층 촬영

요약

주사 투과 전자 현미경에서 에너지 분산 형 X 선 단층 촬영을 사용하여 단일 나노 입자 내의 원소 분포를 3 차원으로 특성화하는 방법에 대해 설명합니다.

초록

주사 투과 전자 현미경(STEM) 내의

에너지 분산 X선 분광법은 높은 공간 분해능으로 정확한 원소 분석을 제공하며 원자적으로 분해된 원소 맵을 제공할 수도 있습니다. 이 기술에서는 얇은 샘플에 고도로 집중된 전자빔을 입사하고 빔 경로 내에 있는 물질의 원자 종을 결정하기 위해 방출된 X선의 에너지를 측정합니다. 이 원소에 민감한 분광학 기술은 전자빔 방향에 수직인 축을 따라 기울어진 샘플로 여러 스펙트럼 이미지를 획득하여 3차원 단층 촬영 이미징으로 확장할 수 있습니다.

단일 나노 입자 내의 원소 분포는 종종 광학, 촉매 및 자기 특성을 결정하는 데 중요합니다. 주사 전자 현미경의 X선 단층 촬영 및 슬라이스 및 보기 에너지 분산 X선 매핑과 같은 기술은 원소에 민감한 3차원 이미징을 제공하지만 일반적으로 > 20nm의 공간 해상도로 제한됩니다. 원자 프로브 단층촬영은 원자 분해능에 가까운 분해능을 제공하지만 원자 프로브 분석을 위해 나노 입자 샘플을 준비하는 것은 종종 어려운 일입니다. 따라서 주사 투과 전자 현미경 내에 적용된 원소에 민감한 기술은 10-100nm 치수의 나노 입자 내 원소 분포를 연구하기 위해 고유하게 배치됩니다.

여기에서는 STEM 내의 에너지 분산 X선(EDX) 분광법이 적용되어 단일 AgAu 나노 입자의 원소 분포를 조사합니다. 서로 다른 나노 입자 조성에서 Ag와 Au의 표면 편석이 관찰되었습니다.

서론

이 방법의 목적은 단일 나노 입자 내의 원소의 삼차원 분포의 정확한 결정을 제공하는 것이다. 이것은 주사 투과 전자 현미경 (STEM)에서 수행되는 단층 재와 함께 에너지 분산 X 선 (EDX) 분광 분석을 사용하여 수행된다.

에너지 분산 형 X 선 분광법 긴 정량화 공간적으로 투과 전자 현미경의 시료에 존재하는 요소를 매핑하는 기술로서 이용되고있다. 결정질 재료 ^(1)의 입체 화상을위한 높은 각도 환형 암 필드 (HAADF) STEM 단층의 출현으로, 에너지 분산 형 X 선 단층 촬영은 입체적 ² 원소 분포의 측정을 허용하는 방법이 제안되었다. 그러나, 초기의 연구에 의한 투과 전자 현미경 내에서 X 선 검출기의 설계에 한정되었다. 특히 이러한 전통적인 드tector 설계는 비교적 낮은 수집 효율이 있고 기울기의 큰 범위에서 어떤 신호를 측정하지 않는 샘플 홀더 ^2,3-에서 섀도 잉으로 인해 각도. 제 (스캐닝) 전송 전자 현미경 내에서 X 선 검출기 새로운 기하학적 디자인의 도입은 에너지 분산 형 X 선 단층 촬영을 실행 가능한 기술했다 최근 연구 ^4-6의 숫자하게되었다.

HAADF 줄기 영상은 널리 사용되는 전자 단층 촬상 모드이며 HAADF 신호 강도의 원자 번호 감도에 따라 특정 상황에서 조성 정보를 제공 할 수있다. 예를 들어, HAADF 단층은 예를 들면 이산 원소 영역과 나노 입자의 연구에 적합하고, 또한 코어 - 쉘 모폴로지 ⁷ 정의하지만 요소보다 복잡한 분포가있을 때 사용될 수 없다. 전자 에너지 손실 분광학 (EELS)을 입체 eleme을 결정하는 상보 적 방법을 제공한다스템 ⁽⁸⁾ 내에서 ntal 분포. 이러한 방법에 입사 전자선의 에너지 손실은 샘플의 조성을 결정하기 위해 사용되며, 이것은 종종 EDX 스펙트럼 ^(9)에 의해 수득 된 것보다 더 높은 신호 대 잡음비의 이점을 갖는다. EELS의 단점은 다중 산란 고려 시험편 두께에 엄격한 제한을 부과한다는 것이다, 몇몇 상황에서 분석 발성 에지 또는 중첩 스펙트럼 특징의 존재에 의해 복잡해진다. 따라서, EDX 분광법은 종종 더 나은 같은 종종 촉매 또는 플라즈몬 나노 입자 시스템 ^(9)과 관련된 것과 같은 무거운 원소 연구에 적합합니다. 전체 스펙트럼 화상 분광법 EDX에 수집 된 바와 같이 또한 인한 중복 또는 외측 인 원소 정보의 주파수 에너지 여과 투과 전자 현미경 (EFTEM) 및 EELS 더욱 곤란한 향적 예기치 요소를 식별하는 간단데이터 세트의 스펙트럼 범위.

EDX 단층 이상적인 샘플 형상은 바늘 형상의 샘플을 진공에 현탁시키고 단층 틸트 축 ^(4)을 따라 배향 된 구성된다. 이러한 상황은 샘플 또는 시료 홀더 중 하나에 의한 경사각에서 EDX 검출기 아무런 음영이없는 것을 보장한다. 그러나, 나노 입자 시스템의 필수 침상 시료의 도전 조립체 ⁽¹⁰⁾ 및 샘플 제조는 일반적으로 단순히 얇은 탄소막 TEM지지 그리드 상에 나노 입자를 전사 구성된다. 이러한 그리드는이 큰 각도로 기울어 질 수 있도록 단층 시험편 홀더 특별히 설계에 사용되는 각 경사 시편이 범위 EDX 검출기하지만 음영 (75 ° ± ≈) 불가피 얻어진 단층의 질을 저하시킬 재건. 이 그림자는 특정 현미경 검출기 홀더 셋업의 특징 때문에 억제 될 수있다취득 ¹¹ 전에 적절한 교정 샘플의 측정에 의해 채취. 단일 구형 나노 입자는 모든 경사각에 걸쳐 일정하게 유지되어야 이들 샘플의 X 선 계산의 강도로서 이상적인 교정 시험편이다. 검출기 음영 다음 중 각 각도 또는 데이터 획득 후의 보정 계수와 승산하여 획득 시간을 변화시킴으로써 보상 될 수있다. 신호 대 잡음 비를 최대화하면서이 전자 선량을 최소화로 이전 방식이 사용된다.

프로토콜

1. 나노 입자 합성

1. RT 에틸렌 글리콜 75 ml의 폴리 비닐 피 롤리 돈 (PVP) (MW = 10,000g / 몰) 10g을 녹인다. 이 용액에 AGNO ₃ 400 mg을 추가합니다.
2. AGNO ₃ 때까지 저어 솔루션은 완전히 1 ° C의 분의 일정한 속도로 100 ° C에 열판에 계속해서 열을 용해 ^-1. 반응물을 1.5 시간 동안 100 ℃에서 계속하자.
3. RT에 증류수와 멋진의 175 ML을 추가합니다. 8,000 XG에 원심 분리기, 증류수 50ml에 뜨는 및 재 분산 나노 입자를 제거합니다. 세 번 반복합니다.
4. RT 에틸렌 글리콜 500ml에 PVP 500 mg의 (55,000g / 몰)을 녹인다. 1,000 mL의 둥근 바닥 플라스크에 이전 단계에서이 솔루션과의 Ag 나노 입자 현탁액의 27.8 ML을 추가합니다. 10 분 동안 100 ℃에서 플라스크를 가열한다.
5. _(수성) ^- AuCl _4, 0.2 mM의 용액을 제조하기 위해 물을 1000 ml의 수소 테트라 클로로 수화물 추가 . 추가 100, 200, 300 또는 0.2 mM의 AuCl _4의 400 mL의 분취 량 ^- (%의 금 7 %에서의 Ag 93) 평균 조성물 Ag93Au7의 AgAu 나노 입자를 얻기 위해 이전 단계에서 수득 된 용액 Ag82Au18로 _(수성)을 적하 ( 각각 % 금 18at %), Ag78Au22 (% %에서 금 22)과 Ag66Au34에서의 Ag 78 (%에서 %에서의 Ag 66 금 18)에서의 Ag 82.
6. 실온으로 냉각 한 다음 8000 XG 증류수 50ml에 뜨는 재분 제거 증류수로 원심 연속 발사하여 세 번 세척 하였다. DI 물 10 ㎖로 나노 입자 용액 0.05 ml를 추가.

2. TEM 샘플 준비

1. 피펫 약 0.05 ml의 구멍 투성이 / 연속 탄소 TEM 그리드에 나노 입자 용액을. 샘플의 EDX 스펙트럼에 구리 나 금과 관심 겹치는 피크가없는 경우에는 구리 나 금 격자 충분하지만, 스퓨리어스 X 선을 제한하는 베릴륨 TEM 그리드에 사용되는 금속 지지체를 사용한다. 큰 나를 사용SH 크기 (예를 들면, 200 메쉬) 계통에서 그림자의 가능성을 최소화한다.
2. 나노 입자 용액을 건조 후, 순수 메탄올 또는 에탄올 그리드 세척하여 TEM 그리드를 청소. 이를 방지 모세관 크로스 오버 핀셋을 사용하여 유지되는 동안 피펫 10 ~ 20은 TEM 그리드를 통해 삭제합니다. 그리드의 가장자리에 부드럽게 접촉 여과지를 사용하여 그리드의 각 드롭 후 초과 액체를 제거합니다.
3. (바람직하게는 진공) 약 80 ℃에서 어닐링 그리드 제거 또는 잔여 오염을 고정화 전자선 하에서 오염을 감소시킨다.

감지기 섀도 잉 3. 특성

1. 다음 TEM 지원 단층 촬영 홀더에 그리드에로드 나노 입자는 TEM에 홀더를 삽입합니다.
2. 적합한 안정적인 값 (아래 약 1.8 × ^10-7 토르)에 도달하기 위해 현미경 진공 기다립니다. 오픈 칼럼 밸브 및 전자빔을 확인은 형광 현미경 (SC) 상에 보일 수있다재 N.
3. 줄기 맞 춥니 다.
   참고 : 여기에서, 타이탄 G2 프로브 측 수차에 대한 정렬 설명되어 2,020 단층 촬영 홀더와 함께 200 kV의에서 작동 STEM 악기를 수정했습니다. 다른 현미경 최적의 정렬 절차를 설명하는 것과 약간 다를 수 있습니다.
   1. STEM 회절 모드에서 eucentric 높이 샘플을 가지고 아웃 오브 포커스 그림자 영상을 사용한다. 이를 위해, 검색 탭 알파 워 버튼으로 ± 15 °의 틸트 스테이지와 Z 높이를 조절하여 샘플 기능 움직임을 최소화한다.
   2. 빔이 시료에 구멍을 통해이되도록 시료를 이동하고 아래에있는 개구의 그림자를 중심으로하여 적절한 콘덴서 조리개가 올바르게 정렬되어 있는지 확인 프로브의 이미지를 집중했다. 강도를 동요 및 빔 틸트 편차를 확인하기 위해 움직이지 않는 집중 프로브를 확인합니다.
   3. 비결정질 탄소 영역보기가되도록 시료를 놓고 초점 될Ronchigram을 구하는 회절 모드이다. 워블 초점은 Ronchigram 내에서 수차를 관찰,이 (예를 들어, 난시 축 코마) 필요한 경우에 대한 수정합니다.
4. '검색'탭에서 '쇼 트랙'을 선택 및 이미징 동안 그리드 사각형의 윤곽을 따라 그리드 광장 (그리드의 중심에 하나 닫기)의 윤곽을 추적합니다. 이는 간단 후속 측정지지 격자에서 그림자의 가능성을 감소시키기 위해 그리드 광장의 중앙에있는 나노 입자에 대해 수행되도록 할 수있다. 인수는 검출기의 한 쌍의 각도 기울기 시편의 훨씬 더 큰 범위에서 그림자됩니다 그리드 표시 줄에 가까운 입자에서 수행됩니다.
5. 그리드 광장의 중간 부분에서 대표 입자를 찾을 수 있습니다. 홀더의 최대 틸트 범위로 기울 나노 입자가 GRI에 의해 가려되지 않도록 촬영하는 동안 (보통 70 °를 ±)큰 홀더 경사에서 D 바.
6. 5-10 ° 사이의 각도 씩 사용 (일반적으로 ± 70 °) 경사 각도의 전체 범위에 걸쳐 일정한 획득 시간 (예, 5 분)를 이용 HAADF 및 EDX 스펙트럼 영상 획득. 첫째, 영상 창에 취득 클릭하여 개요 HAADF 이미지를 획득. 이 이미지를 눌러 획득​​을 통해 상자를 드래그하여 나노 입자의 주위에 매핑 창을 선택합니다.
7. (RAW 파일) 화상 처리 소프트웨어 스펙트럼 datacubes을 열어 데이터 수집 시간 간격을 결정하는 EDX 스펙트럼 이미지 특성 X 선 수를 추출한다. 그리고, slice2D 및 합 함수를 사용하여 관심의 피크의 에너지의 채널에 대응 datacube 조각의 강도를 합산 스크립트는 기업 코드 1-3을 포함했다.

4. EDX 단층 촬영 취득

1. 반복 관심있는 나노 입자 표본에 대한 3.1-3.5 단계를 반복합니다.
2. HAADF a를 취득ND 틸트 각 시험편의 범위 이전 섹션 검출기 음영 특성화로부터 결정된 시간 간격으로 EDX 스펙트럼 이미지는 단계 3.6과 동일하게하여, (일반적으로 ± 70 °).

5. 재건 및 시각화

1. 다음 방법 중 하나를 통해 MRC 파일 형식으로 HAADF 이미지의 기울기 시리즈를 컴파일합니다 :
   1. 은 '이미지 시퀀스'로 HAADF의 tifs를 가져온 후 이미지 시각화 소프트웨어 ⁽¹²⁾ (파일> 다른 이름으로 저장> MRC 작가)에 MRC 라이터를 사용합니다.
   2. 또는, 단층 소프트웨어 패키지 ⁽¹³⁾ 내의 tif_to_mrc 함수를 사용한다.
2. 선택한 소프트웨어 간 상관 관계의 HAADF 이미지는 틸트 시리즈의 거친 정렬을 얻을 수 있습니다. 중 하나 .sft 파일 또는 파일 xcorr.txt로 정렬 데이터를 저장합니다. 단층 촬영 소프트웨어에서 십자가 상관 관계 창에서 날카로운 피크를 제공하는 설정 필터 창에서 필터를 설정합니다. <올>
3. 계산 정렬 전체 기울기 시리즈를 위해 상호 상관을 수행하는 창으로 이동에서 다음을 눌러 진행합니다. 지역의 변화는 1 픽셀 이하가 될 때까지 텍스트로 각 단계에서 모든 시프트 파일을 저장 보장 정렬을 반복합니다.
   주 : 상호 - 상관을 수행 할 때 사용되는 필터의 세심한 설치 틸트 시계열 데이터의 양호한 정렬을 보장하기 위해 종종 필요하다.

화상 처리 소프트웨어에서 취득 된 스펙트럼 datacubes로드 및 slice3d과 합 스크립트 함수를 사용하여 관심의 요소에 대응하는 에너지 채널의 합산 슬라이스있는 맵을 추출 스크립트 기업 코드 4,5 포함.

추출 된 EDX 원소지도에 HAADF 이미지에서 결정된 정렬을 적용합니다. "정렬 데이터 뷰에서 사용 교대"를 선택하여 적용 맞춤 탭에 단층 촬영 복원 소프트웨어에서이 작업을 수행합니다.

필요한 경우, 틸트 축 조정을 수행단층 재건 상기 HAADF 이미지 시리즈 소프트웨어의 "경사 축 조정 작업에서 사용 수정"을 선택하여 HAADF 이미지와 EDX지도에 모두 적용 탭 '맞춤 적용'을.

재구성의 크기는 모든 요소에 대해 동일하다는 것을 보장 단층 소프트웨어 패키지 내에 구현 동시 반복 복원 기법 (SIRT) 알고리즘을 사용하여 추출 된 EDX 원소 신호에 대한 단층 촬영 데이터 세트를 재구성. 단층 촬영 재구성 소프트웨어에서 키를 누릅니다 시험 (볼륨, 20 반복 등의 크기)를 재구성 볼륨 창에서 매개 변수를 설정합니다. 복원 매개 변수를 각 요소에 대해 동일한 지 확인합니다.

이미지 시각화 소프트웨어 ^(12)에 이미지> 스택> 직교 뷰를 선택하여 별도의 원소 복원의 orthoslices의 압축을 풉니 다.

구축 및 추가 orthoslices, 볼륨, 및 표면 재를 시각화시각화 소프트웨어를 사용하여 복원에서 nderings. 모든 원소 복원을로드하고이 자주 .rec 파일에서 전송되지 않기 때문에 규모가 올바르게 설정되어 있는지 확인합니다.

1. 오브젝트 풀하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭의 재건 개체를 선택하고 orthoslice를 추출 orthoslice 모듈을 선택합니다. 볼륨 렌더링을 추출하기 위해 재구성 선택 볼륨 렌더링을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다. 재건 및 선택있는 isosurface을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여있는 isosurface의 압축을 풉니 다.
   임계 통해 자동 분할은보다 강력한 방법이지만, 신호 대 잡음비이고 불량한 설명서 세그멘테이션있는 isosurface 시각화 나노 볼륨 복셀 외부 잡음을 제거하는 것이 필요할 수있다 : 참고.

결과

타이탄 G2 ChemiSTEM에서 2020 단층 촬영 홀더에 대 한 그림자 검출기의 특성은 그림 1A에 표시됩니다. 여기에 사용 된 검출기는 검출기가 네 초과 0.6 SR ^(14)의 검출기 입체각 결과, 광축 주위에 90 °의 동일한 각도로 방위 사용되는 슈퍼 X 검출기의이다. 검출기의 특성은 그림 1B에 표시 보상 단층 획득 시간의 결정을 허용했다. 도 1c에 도시 된 바와 같이, 이러한 획득 시간의 적용 후 각각의 경사 각도에서 카운트는 하나의 나노 입자에 대한 대략 일정하게 유지해야한다.

갈바니 치환 반응에 의해 합성 바이메탈 AgAu 나노 입자는, 스템에 EDX 단층을 사용하여 조사 하였다. 이 반응에서, AuCl ₄ 용액 ^- 인의 Ag 나노 입자 씨앗에 추가됩니다. 금이 초기 시드 바이메탈 조성물 공동화 결과, 산화 등의 Ag 나노 입자의 표면 상에 감소된다. 이전에는 Ag 또는 금은 단순히 인한 공동화 및 대량 조성 변화에 있었다 촉매 및 광학 특성의 변동이 과정에서 것을 균일 한 합금을 형성한다고 생각했다. 그러나 세 가지 차원 원소 매핑은 갈바니 반응 (그림 2)에 의해 합성 된 AgAu 나노 입자 내에서 EDX 단층 촬영 밝혀 표면 분리를 사용하여 수행. 낮은 금의 조성에서, 나노 입자는 분명 금 표면 분리를 표시합니다. 그러나, 금 함량이 증가함에 따라이 표면의 분리가 명확의 Ag 표면 분리 (그림 3)가되도록 가장 높은 금 내용에 대한 전환합니다. 표면 편석이 스위칭 다를 합성 세 성분 커플 링 반응에 propargylamines의 수율 변화와 상관 관계이 AgAu 나노 입자의 엔트 작곡.

전자 빔의 방향에 수직 인 재구성을 통한 조각의 표준 이차원 원소 맵에 대한 비교를 제공한다. 기본지도는 상기 빔의 방향을 따라 합산 조성물에 관한 정보를 포함하고 이것은 종종 때문에 상부 및 하부의 포함 여기 조사 나노 입자 인해 AgAu의 경우, 상이한 조성물의 영역과 중첩하거나 해석하기가 어려울 수있다 투영 표면 (그림 3A-C). 재구성을 통하여 슬라이스를 복용 입자의 상하면과 관련된 강도의 제거를 허용하고, 따라서이 경우 (도 3d-F)의 표면 편석을보다 명확하게 표시 초래한다.

번의 AgAu 나노 입자를 이용하여 검출기 음영의 특성화. (A)는 단일 AgAu 나노 입자의 경사 각도의 함수로서 Ag 또는 Au로 X 선 피크의 카운트 세트 획득 시간 (5 분)을 채용. (B) 획득 시간 (A)로부터 결정되고 이후 일련의 경사를 획득하는 데 사용. (C) 싱글 AgAu 나노 입자의 경사 각도의 함수로서 Ag 또는 Au로 X 선 피크의 개수 (B)의 포착 시간을 이용. 카운트는 모든 경사 각도를 통해 거의 일정하게 유지. 슬레이터 등. ^(15). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2. 낮은 금 함량 AgAu 나노 입자. (A) Orthoslice의 재건. 호주 그룹 재건을 통해 (B) Orthoslice. orthoslices (A)이 나노 입자의 명확한 금 표면 편석을 표시 (B)을 촬영 (C) 광고 정보. 호주 그룹과 금 복원의 (D) 표면 시각화. 슬레이터 등. ^(15). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

높은 금 함량 AgAu 나노 입자의 그림 3. 재건. (A) 2D EDX의 금의지도와 (B)의 Ag의 2D EDX지도. (C) 라인 PROFILEDX 차원 맵 (A) 및 2D에서이 나노 입자의 표면 편석을 결정하는데 어려움을 나타내는 (B)을 통해 취해진 전자 단독으로 매핑한다. AU의 재구성을 통해 (D) Orthoslice. 호주 그룹 재건을 통해 (E) Orthoslice. 이 나노 입자의 표면의 Ag 분명 편석 표시 orthoslices (D) 및 (E)를 통해 사진 (F) 광고 정보. 호주 그룹과 금 복원의 (G) 표면 시각화. 슬레이터 등. ^(15). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

토론

여기에 제시된 프로토콜은 입체적으로 모든 다중 요소 나노 입자의 원소 분포를 결정하는 방법을 제공한다. 여기에 제시된 AgAu 나노 입자의 경우, 두 원소의 표면 분리를 명확하게 식별되고, 세 성분 커플 링 반응에서, 촉매 수율 연관되는 것으로 도시되어있다. 이것은 분명히 나노 입자 시스템의 물리적 및 화학적 특성을 설명하는 데있어서이 기술의 유용성을 보여준다.

항상 TEM에서의 경우와 마찬가지로,주의가 최상의 결과를 보장하기 위해 샘플 준비에주의해야한다. 철저히 세척하여 나노 입자 용액을 증착 후의 그리드 어닐링 EDX 단층 촬영에 필요한 많은 전자 선량을 통해 탄소 오염의 축적을 방지하는 것이 특히 중요하다. 사용 된 큰 복용량은 특히 얇은 부분의 경우 구멍 사이에서 발견 자주, 탄소 필름을 구멍 투성이에 심각한 손상이 발생할 수 있습니다S 있지만 질화 실리콘 막 지지체는 나노 입자 ^(16)의 산화를 선호 할 수있다.

검출기 음영 효과 보정 기술이 미래의 원소 분포의 정량적 매핑에 적용되는 경우 특히 정확한 재구성을 생성하는 것이 중요하다. 이것은 검출기 음영의 정확한 특성화를 통해 달성이어서 나노 입자의 전자 량을 가변 할 수있다. 대안 적으로, 음영은 획득 후, 보정 계수 스펙트럼 영상을 곱함으로써 보정 될 수있다. 그러나, 입체적으로 정량적 정보를 제공하기 위해이 기술을 적용하기 때문에, 각 스펙트럼 이미지에서 달성 할 수있는 X 선 수를 제한하는 나노 입자의 전자 빔 손상 아직 가능하지 않다.

보정은 특정 현미경 검출기 홀더 조합에 대한 경사 각도의 함수로서 EDX 검출기 음영을 보상하기 위하여 요구된다. 남반구adowing 처음 그들의 조성 경사를 획득하는 데 걸리는 시간 동안 전자 빔에서 안정 할 때,이 기준을 만족하는 것으로 예상되는 다른 시료 경사각 개별 구형 나노 입자 X 선 카운트에는 변화를주지 않는다 샘플을 사용하여 결정되어야 연속. 또한, 결정 성 나노 입자, 모든 기울기되는 전자빔이 나노 입자의 주요 영역 축 제거해야 따라 배향되고 나노 입자는 상당한 X 선 흡수를 방지하기에 충분히 작아야한다 각도. 단일 나노 입자의 EDX 스펙트럼 이미지 일정한 획득 시간을 사용 가능 시료 경사각의 전체 범위에 걸쳐 수집되는 경우, 따라서, 측정 된 특성 X 선 강도의 임의의 변화는 단독 그림자 검출기에 의한 것이다. 획득 시간, 따라서 투여 후 총 신호 카운트 콘 약 것을 의미 음영 보상하도록 후속 인수 달라지는틸트 시리즈에서 획득 한 모든 스펙트럼 이미지를 일정한.

촬상 모드 HAADF에 비해 나 뱀장어 EDX 단층 데이터 취득은 매우 아직 초기 단계에있다. 높은 입체각 X 선 검출기의 도입 종종 이차원 EDX 촬영의 경우와 같은 EDX 단층의 중요한 제한에도 불구하고, 낮은 신호이다. 그럼에도 불구하고, EDX 스펙트럼은 몇 나노 시스템 EELS 위에 보유 할 수있는 하나의 장점은 상당히 큰 무거운 원소 나노 입자에 소량의 판정이다. 큰 성분 나노 입자 (> 100 ㎚)가 더 많은 수를 제공하고,보다 적은 문제 스펙트럼 중첩을 deconvolving에 있기 때문에 종종 잘 EDX 연구에 적합하지만,주의가 거의 흡수를 거쳐 고 에너지 X 선 피크를 사용하여 수행되어야한다.

전반적으로, EDX 단층 입체적 나노 입자 내의 원소 분포를 결정하는 우수한 방법이다 altho우 상당한 손상없이 비교적 높은 전자 선량을 견딜 수있는 나노 입자에 한정. 줄기와 단층 시편 홀더의 추가 최적화 내에서 X 선 검출기의 입체각의 추가 증가는이 기술이 더욱 발전하고 개별 나노 입자의 특성에 중요한 방법이 될 수 있습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Titan G2 80-200 STEM	FEI		Super-X 검출기 포함
2020 단층 촬영 홀더	Fischione
200 메쉬 구리 그리드의 탄소 필름	Agar Scientific	AGS160
EDX 수집 소프트웨어	Bruker		Esprit
단층 촬영 정렬 및 재구성 소프트웨어	FEI		Inspect3D, 대안 사용 가능한
단층 촬영 정렬 및 재구성 소프트웨어 패키지	콜로라도		IMOD, 대안 사용 가능한
시각화 소프트웨어	FEI		Avizo, 사용 가능한
대안 이미지 처리 소프트웨어	Gatan		Digital Micrograph, 사용 가능한
대안 이미지 시각화 소프트웨어	오픈 소스		피지, 사용 가능한 대안:
폴리비닐-피롤리돈	, 시그마-알드리치	856568
에틸렌 글리콜	, 시그마-알드리치	, V900208
질산은	, 시그마-알드리치	, 209139
탁상용 원심분리기	Thermo Scientific	75007200
둥근 바닥 플라스크	, 시그마-알드리치	Z41,452-2	1,000 ml
수소 테트라클로로아우레이트 트리하이드레이트	시그마-알드리치	520918