在SEM平臺(tái)上也能做4D STEM應(yīng)用嗎？能！荷蘭ASI公司推出的Felis系列探測(cè)器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)電子探測(cè)器，專為掃描電鏡(SEM) 平臺(tái)設(shè)計(jì)，包含兩種型號(hào)：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于幀的成像方式，具有寬動(dòng)態(tài)范圍，適 用于SEM上進(jìn)行3D ED(電子衍射)、EBSD等非掃描類應(yīng)用。Felis T3則采用基于事件、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的創(chuàng)新成像模式，時(shí)間分辨率高達(dá)1.56 ns，非常適合在SEM上實(shí)現(xiàn)4D-STEM、TKD、Ptychography等高速掃描或需高分辨時(shí)間戳支持的先進(jìn)應(yīng)用。

ASI Felis系列SEM探測(cè)器

SEM中實(shí)現(xiàn)4D-STEM等創(chuàng)新成像方案

荷蘭ASI公司推出的 Felis 系列探測(cè)器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)電子探測(cè)器，專為掃描電鏡(SEM) 平臺(tái)設(shè)計(jì)，包含兩種型號(hào)：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于幀的成像方式，具有寬動(dòng)態(tài)范圍，適用于SEM上進(jìn)行3D ED(電子衍射)、EBSD等非掃描類應(yīng)用。Felis T3則采用基于事件、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的創(chuàng)新成像模式，時(shí)間分辨率高達(dá)1.56 ns，非常適合在SEM上實(shí)現(xiàn)4D-STEM、TKD、Ptychography等高速掃描或需高分辨時(shí)間戳支持的先進(jìn)應(yīng)用。

以安裝到SEM上做4D-STEM為例，F(xiàn)elis T3能夠在二維 實(shí)空間掃描平面上的每一個(gè)點(diǎn)采集完整的倒易空間電子衍射圖譜，進(jìn)而獲得豐富的 4D 數(shù)據(jù)集。這種方法讓研究人員可以在 SEM 平臺(tái)上完成原本需要 TEM 才能實(shí)現(xiàn)的高端結(jié)構(gòu)分析任務(wù)。 

【關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)】 

相比傳統(tǒng)透射電鏡(TEM)中做4D-STEM，用SEM平臺(tái)結(jié)合Felis T3探測(cè)器的方案具有如下顯著優(yōu)勢(shì)： 

1. 低加速電壓（≤30 kV）：SEM的低電壓操作增強(qiáng)了電子散射截面，從而提升了衍射對(duì)比度和信噪 比，尤其適用于低原子序二維材料（如石墨烯、MoS₂、MXene 等）的晶格織構(gòu)、相變等結(jié)構(gòu)表征。 

2. 低電子束損傷：低電壓配合精細(xì)束流控制顯著降低了樣品輻照損傷，更適合敏感材料結(jié)構(gòu)研究。

3. 虛擬多模態(tài)成像：結(jié)合開(kāi)源軟件 LiberTEM，F(xiàn)elis T3 采集的 4D 數(shù)據(jù)可虛擬不同角度范圍的散射探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)如 vLAADF、vMAADF、vHAADF 等多模式成像。其中，低角環(huán)形暗場(chǎng)像可揭示輕元素分布， 高角形暗場(chǎng)像則可突出晶界與位錯(cuò)等缺陷信息。

4. 高性價(jià)比與易集成性：相比復(fù)雜昂貴的TEM平臺(tái)方案，F(xiàn)elis T3安裝于現(xiàn)有SEM或 FIB-SEM 系統(tǒng)， 成本更低，維護(hù)更簡(jiǎn)單，系統(tǒng)集成更快速，是開(kāi)啟 4D-STEM 研究的理想選擇。 

5. 填補(bǔ)空白：SEM中的小束斑尺寸和高掃描分辨率為晶體學(xué)研究提供了更密集的數(shù)據(jù)采樣和更廣闊的視場(chǎng)，極大豐富了統(tǒng)計(jì)意義上的樣品分析。這種能力使SEM成為TEM的有力補(bǔ)充，尤其在晶相鑒別、取向映射、晶粒尺寸分析、虛擬成像和應(yīng)力場(chǎng)繪制等應(yīng)用中表現(xiàn)出色。通過(guò)合理優(yōu)化采集策略與數(shù)據(jù)處理流程，F(xiàn)elis T3有望填補(bǔ)傳統(tǒng)TEM工作流程在視場(chǎng)、效率與樣品種類方面的關(guān)鍵空白。 

【應(yīng)用場(chǎng)景】 

Felis T3 賦能的 SEM平臺(tái)4D-STEM技術(shù)，廣泛適用于材料科學(xué)、納米技術(shù)、能源器件和二維材料研 究，具體可用于以下分析任務(wù)： 

1. 晶體取向映射：通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)的衍射花樣分析，實(shí)現(xiàn)高精度晶體學(xué)測(cè)定； 

2. 相圖/相位映射：利用4D數(shù)據(jù)的角相關(guān)函數(shù)，可鑒別不同晶相的分布。 

3. 成分梯度與結(jié)晶度：通過(guò)對(duì)4D數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可推演不同區(qū)域的結(jié)晶度和局部成分變化。 

4. 疊層成像：通過(guò)記錄多個(gè)重疊區(qū)域的衍射圖樣，利用算法重建以提高圖像分辨率。

5. DPC（差分相移）成像：利用透射電子束位移(因電磁場(chǎng)作用發(fā)生的微小偏轉(zhuǎn))來(lái)反映樣品電磁場(chǎng)分 布。通過(guò)4D-STEM中心質(zhì)心分析，可繪制樣品的電場(chǎng)、磁場(chǎng)分布圖。 

6. 動(dòng)態(tài)原位研究：可適配多種原位加載實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)跟蹤材料在外場(chǎng)作用下的微觀結(jié)構(gòu)演變。 

【應(yīng)用案例】 

Felis T3 已成功用于多個(gè)前沿材料體系的結(jié)構(gòu)研究，例如：石墨烯和六方氮化硼等單原子層材料，單層 MoS₂、WS₂等金屬硫化物也能通過(guò)該探測(cè)器獲得高質(zhì)量的衍射信息。此外，包括硅烯、鍺烯在內(nèi)的硅系 “Xene”材料，MXene（過(guò)渡金屬碳化物/氮化物）等新型二維材料，以及各種鈣鈦礦材料（如層狀 Ruddlesden–Popper 結(jié)構(gòu)鈣鈦礦）、二維共價(jià)有機(jī)框架（COF）、金屬有機(jī)框架（MOF）和鈣鈦礦太陽(yáng) 能電池材料等，均可通過(guò)Felis T3 4D-STEM技術(shù)獲得結(jié)構(gòu)表征。