전자 홀로그래피

Electron holography

전자 홀로그래피는 전자파를 이용한 홀로그래피이다.Dennis Gabor는[1] 1948년 전자현미경의 분해능을 향상시키기 위해 노력했을 때 홀로그래피를 발명했다.Haine과 Mulvey는 [2]1952년 처음으로 전자파로 홀로그래피를 시도했다.그들은 60keV 전자로 산화아연 결정의 홀로그래픽을 기록해 약 1nm 분해능의 재구성을 보여주었다.1955년, G. Mölenstett와 H. Duker는[3] 전자 쌍방향성을 발명했다.따라서 축을 벗어난 방식으로 전자 홀로그램을 기록할 수 있습니다.전자 홀로그래피에는 여러 가지 가능한 구성이 있으며, 1992년 Cowley에 [4]의해 20개 이상의 구성이 문서화되었습니다.일반적으로 홀로그래픽 측정을 수행하려면 전자빔의 높은 공간적 및 시간적 일관성(즉 낮은 에너지 확산)이 필요합니다.

축외 스킴에서의 고에너지 전자 홀로그래피

고에너지 전자(80~200 keV)를 가지는 전자 홀로그래피를, 오프축 스킴으로 투과 전자 현미경(TEM)으로 실현할 수 있다.전자빔은 매우 얇은 양의 전하를 띤 와이어에 의해 두 부분으로 분할됩니다.양전압은 전자파가 겹치도록 편향시켜 등간격 프링의 간섭 패턴을 생성합니다.

투과전자현미경에서의 축외전자홀로그래피 일러스트.

축외 홀로그램의 재구성은 수치적으로 이루어지며 두 가지 수학적 [5]변환으로 구성됩니다.우선 홀로그램의 푸리에 변환을 실시한다.결과적으로 생성되는 복합 이미지는 자기 상관(중앙 밴드)과 상호 결합된 두 개의 사이드 밴드로 구성됩니다.선택한 사이드 밴드를 중심으로 한 로우패스 필터(원형 마스크)를 적용하여 하나의 사이드 밴드만 선택합니다.중앙 대역과 트윈 사이드 대역은 모두 제로로 설정되어 있습니다.다음으로 선택된 사이드밴드를 복소화상의 중심에 재배치하고 역방향 푸리에 변환을 적용한다.객체 영역의 결과 영상은 복소수 값이므로 객체 함수의 진폭과 위상 분포가 재구성됩니다.

전자 홀로그래피 인라인 방식

Dennis Gabor에 의한 원래의 홀로그래픽 스킴은 인라인 스킴으로, 기준파와 물체파가 같은 광축을 공유한다는 것을 의미합니다.이 스킴은 점투영 홀로그래피라고도 불립니다.대상물을 발산 전자빔에 배치하고, 대상물(물체파)에 의해 파동의 일부가 산란되어 검출면상의 비산란파(기준파)에 간섭한다.인라인 방식의 공간적 일관성은 전자원의 크기에 의해 정의된다.저에너지 전자(50-1000eV)를 이용한 홀로그래피는 인라인 [6]방식으로 실현될 수 있다.

인라인 전자 홀로그래피 방식.

전자기장

간섭계는 Aharonov-Bohm 효과로 인해 원치 않는 위상 변화를 유도할 수 있으므로 전자장으로부터 간섭계를 보호하는 것이 중요합니다.정적 필드를 사용하면 간섭 패턴이 고정적으로 전환됩니다.모든 컴포넌트와 샘플은 적절히 접지되어 외부 노이즈로부터 보호되어야 합니다.

적용들

이 화상에서는, 금입자(검은 점)로 카본 코팅된 라텍스 구의 전자 홀로그램을 화상 하부가 진공인 것을 알 수 있다.바이프리즘은 진공 가장자리 위에 있으며, 이 가장자리와 평행하게 이미지의 일부이며 위상 정보를 추출할 수 있는 간섭도의 위상 평면을 볼 수 있습니다.

전자 홀로그래피는 [9]자기장과 전기장이 시료를 통과하는 간섭파의 위상을 바꿀 수 있기 때문에 [7][8]박막의 전기장과 자기장을 연구하는데 흔히 사용된다.

전자 홀로그래피의 원리는 간섭 [10]리소그래피에도 적용될 수 있다.

레퍼런스

  1. ^ Gabor, D. (1948). "A New Microscopic Principle". Nature. Springer Science and Business Media LLC. 161 (4098): 777–778. doi:10.1038/161777a0. ISSN 0028-0836.
  2. ^ Haine, M. E.; Mulvey, T. (1952-10-01). "The Formation of the Diffraction Image with Electrons in the Gabor Diffraction Microscope". Journal of the Optical Society of America. The Optical Society. 42 (10): 763. doi:10.1364/josa.42.000763. ISSN 0030-3941.
  3. ^ Möllenstedt, G.; Düker, H. (1956). "Beobachtungen und Messungen an Biprisma-Interferenzen mit Elektronenwellen". Zeitschrift für Physik (in German). Springer Science and Business Media LLC. 145 (3): 377–397. doi:10.1007/bf01326780. ISSN 1434-6001.
  4. ^ Cowley, J.M. (1992). "Twenty forms of electron holography". Ultramicroscopy. Elsevier BV. 41 (4): 335–348. doi:10.1016/0304-3991(92)90213-4. ISSN 0304-3991.
  5. ^ Lehmann, Michael; Lichte, Hannes (2002). "Tutorial on Off-Axis Electron Holography". Microscopy and Microanalysis. Cambridge University Press (CUP). 8 (6): 447–466. doi:10.1017/s1431927602020147. ISSN 1431-9276.
  6. ^ Fink, Hans-Werner; Stocker, Werner; Schmid, Heinz (1990-09-03). "Holography with low-energy electrons". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 65 (10): 1204–1206. CiteSeerX 10.1.1.370.7590. doi:10.1103/physrevlett.65.1204. ISSN 0031-9007.
  7. ^ Lichte, Hannes (1986). "Electron holography approaching atomic resolution". Ultramicroscopy. Elsevier BV. 20 (3): 293–304. doi:10.1016/0304-3991(86)90193-2. ISSN 0304-3991.
  8. ^ Tonomura, Akira (1987-07-01). "Applications of electron holography". Reviews of Modern Physics. American Physical Society (APS). 59 (3): 639–669. doi:10.1103/revmodphys.59.639. ISSN 0034-6861.
  9. ^ R. E. Dunin-Borkowski 등, Micros.Res. and Tech. 64, 390 (2004)
  10. ^ Ogai, Keiko; Matsui, Shinji; Kimura, Yoshihide; Shimizu, Ryuichi (1993-12-30). "An Approach for Nanolithography Using Electron Holography". Japanese Journal of Applied Physics. Japan Society of Applied Physics. 32 (Part 1, No. 12B): 5988–5992. doi:10.1143/jjap.32.5988. ISSN 0021-4922.