概述:
什么是 4D STEM？
在扫描透射电子显微镜 (STEM) 中，电子束聚焦在电子透明的样品上以构成一个尺寸从数个纳米到接近原子尺度的探针。电子与样品发生交互作用，一旦发生散射，则能够对各种信号进行测量：
在 4D STEM 中，电子探针在样品上以 2D 阵列的形式扫描。在每个探针位置，都通过像素化的探测器记录一张 2D 的衍射花样，因此形成一个 4D 数据块，并进行后续各种分析。
感谢 Colin Ophus, Molecular Foundry 提供视频4D STEM 的用途
下面列举一些 4D STEM 所具有的无限可能在材料科学中的一些应用实例。我们鼓励您进一步探索更多大量的实例和各种方法的详细信息：Microscopy and Microanalysis 25, 563-582, 2019。
- 虚拟成像 – 从单个 4D STEM 数据集中生成虚拟 SAED 或虚拟 BF/DF 像
- 取向分布 – 在精细尺度上研究材料的晶体学取向.
- 应变分布 – 通过从 4D 数据块中的衍射花样测量局部的晶格应变获得材料中的应变分布
- 差分相位衬度 – 通过测量透射电子束在每个扫描点上的轻微相位位移获得局部的电场和磁场分布
- 叠层衍射 – 重构穿过样品的电子波相位和振幅，构建超高分辨率成像及增强的衬度和结构细节
ADVANTAGES OF 4D STEM
| 能力 | 优点 |
|---|---|
| 高空间分辨和角度分辨 | 能够以高精度在纳米或原子尺度上表征材料。 |
| 多样的数据采集和灵活的成像模式 | 在每个扫描位置采集完整的衍射花样，实现前文所述各种后处理分析。 |
| 多模态数据采集 | eaSI 技术结合了 4D STEM 与 EELS 以及 EDS，为所研究材料带来完整理解。 |
| 与原位实验兼容 | 增加时间维度 (5D 数据集)，实时监控各种条件下的结构变化。 |
The EELS and EFTEM systems ideal for multiuser facilities, now with the Stela hybrid-pixel option.
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