Korelace elektronů v elektronovém mikroskopu

Vedoucí: doc. RNDr. Martin Kozák, Ph.D.

Elektronové mikroskopy umožňují zobrazování objektů z nanosvěta pomocí elektronových svazků urychlených na vysoké energie. Elektrony, které se v tomto případě chovají jako vlny, dovolují díky své do Broglieho vlnové délce několika pikometrů zobrazovat jednotlivé atomy ve struktuře látek. Oproti fotonům mají však elektronové svazky několik nevýhod. Jednou z nich je, že elektrony jsou nabité částice a působí tedy na sebe navzájem Coulombovou silou. Tato interakce způsobuje, že v případě příliš velké hustoty elektronů ve svazku se mění jeho příčný profil a energetické spektrum elektronů, což degraduje rozlišení mikroskopu.

V rámci tohoto projektu budeme studovat Coulombovské korelace mezi elektrony v našem novém ultrarychlém elektronovém mikroskopu, ve kterém je emise elektronů spínána femtosekundovými laserovými pulzy. Pomocí detektoru TimePix3 budeme detekovat svazek elektronů fotoemitovaný z nanohrotu, který tvoří zdroj elektronových pulzů. Detektor disponuje účinností dovolující detekovat jednotlivé elektrony, prostorovým rozlišením a zároveň časovým rozlišením umožňujícím roztřídit elektrony podle jejich počtu, který je emitován jedním laserovým pulzem. Cílem projektu bude roztřídit naměřená data do skupin podle počtu detekovaných elektronů na jeden pulz a prozkoumat, zda se v případě víceelektronových pulzů obsahujících 2 a více částic změní jejich prostorové rozložení na detektoru.

Literatura:

SPENCE, John C. H. High-resolution electron microscopy. Fourth edition. Oxford: Oxford University Press, 2013. ISBN 0–19–174932-X.

D. Jannis, C. Hofer, C. Gao, X. Xie, A. Béché, T.J. Pennycook, J. Verbeeck, Event driven 4D STEM acquisition with a Timepix3 detector: Microsecond dwell time and faster scans for high precision and low dose applications, Ultramicroscopy 233, 113423 (2022).

Rudolf Haindl, Armin Feist, Till Domröse, Marcel Möller, John H. Gaida, Sergey V. Yalunin & Claus Ropers, Nature Physics 19,1410–1417 (2023).