La holografía electrónica es una holografía con ondas de electrones. Dennis Gabor inventó la holografía en 1948 [1] cuando intentó mejorar la resolución en el microscopio electrónico. Los primeros intentos de realizar holografía con ondas de electrones fueron realizados por Haine y Mulvey en 1952; [2] registraron hologramas de cristales de óxido de zinc con electrones de 60 keV, demostrando reconstrucciones con una resolución de aproximadamente 1 nm. En 1955, G. Möllenstedt y H. Düker [3] inventaron un biprisma electrónico. permitiendo así la grabación de hologramas de electrones en un esquema fuera del eje. Hay muchas configuraciones posibles diferentes para la holografía electrónica, con más de 20 documentadas en 1992 por Cowley. [4] Por lo general, se requiere una alta coherencia espacial y temporal (es decir, una baja dispersión de energía) del haz de electrones para realizar mediciones holográficas.
Holografía de electrones de alta energía en esquema fuera del eje
La holografía electrónica con electrones de alta energía (80-200 keV) se puede realizar en un microscopio electrónico de transmisión (TEM) en un esquema fuera del eje. El haz de electrones se divide en dos partes mediante un cable muy delgado con carga positiva. El voltaje positivo desvía las ondas de electrones para que se superpongan y produzcan un patrón de interferencia de franjas espaciadas equidistantemente.
La reconstrucción de hologramas fuera del eje se realiza numéricamente y consta de dos transformaciones matemáticas. [5] Primero, se realiza una transformada de Fourier del holograma . La imagen compleja resultante consta de la autocorrelación (banda central) y dos bandas laterales conjugadas mutuamente. Solo se selecciona una banda lateral aplicando un filtro de paso bajo (máscara redonda) centrado en la banda lateral elegida. La banda central y la banda lateral gemela se establecen en cero. A continuación, la banda lateral seleccionada se vuelve a colocar en el centro de la imagen compleja y se aplica la transformada de Fourier hacia atrás. La imagen resultante en el dominio del objeto tiene un valor complejo y, por lo tanto, se reconstruyen las distribuciones de amplitud y fase de la función del objeto.
Holografía electrónica en esquema en línea
El esquema holográfico original de Dennis Gabor es un esquema en línea, lo que significa que la referencia y la onda del objeto comparten el mismo eje óptico. Este esquema también se denomina holografía de proyección puntual . Un objeto se coloca en un haz de electrones divergente, parte de la onda es dispersada por el objeto (onda del objeto) e interfiere con la onda no dispersada (onda de referencia) en el plano del detector. La coherencia espacial en el esquema en línea se define por el tamaño de la fuente de electrones. La holografía con electrones de baja energía (50-1000 eV) se puede realizar en un esquema en línea. [6]
Campos electromagnéticos
Es importante proteger el sistema interferométrico de los campos electromagnéticos, ya que pueden inducir cambios de fase no deseados debido al efecto Aharonov-Bohm . Los campos estáticos darán como resultado un cambio fijo del patrón de interferencia. Está claro que todos los componentes y muestras deben estar debidamente conectados a tierra y protegidos del ruido exterior.
Aplicaciones
La holografía electrónica se usa comúnmente para estudiar campos eléctricos y magnéticos en películas delgadas, [7] [8] ya que los campos magnéticos y eléctricos pueden cambiar la fase de la onda de interferencia que pasa a través de la muestra. [9]
El principio de la holografía electrónica también se puede aplicar a la litografía de interferencia . [10]
Referencias
- ^ Gabor, D. (1948). "Un nuevo principio microscópico" . Naturaleza . Springer Science and Business Media LLC. 161 (4098): 777–778. doi : 10.1038 / 161777a0 . ISSN 0028-0836 .
- ^ Haine, YO; Mulvey, T. (1 de octubre de 1952). "La formación de la imagen de difracción con electrones en el microscopio de difracción de Gabor". Revista de la Optical Society of America . La sociedad óptica. 42 (10): 763. doi : 10.1364 / josa.42.000763 . ISSN 0030-3941 .
- ^ Möllenstedt, G .; Düker, H. (1956). "Beobachtungen und Messungen an Biprisma-Interferenzen mit Elektronenwellen". Zeitschrift für Physik (en alemán). Springer Science and Business Media LLC. 145 (3): 377–397. doi : 10.1007 / bf01326780 . ISSN 1434-6001 .
- ^ Cowley, JM (1992). "Veinte formas de holografía electrónica". Ultramicroscopía . Elsevier BV. 41 (4): 335–348. doi : 10.1016 / 0304-3991 (92) 90213-4 . ISSN 0304-3991 .
- ^ Lehmann, Michael; Lichte, Hannes (2002). "Tutorial sobre holografía electrónica fuera del eje". Microscopía y Microanálisis . Cambridge University Press (CUP). 8 (6): 447–466. doi : 10.1017 / s1431927602020147 . ISSN 1431-9276 .
- ^ Fink, Hans-Werner; Stocker, Werner; Schmid, Heinz (3 de septiembre de 1990). "Holografía con electrones de baja energía". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 65 (10): 1204–1206. CiteSeerX 10.1.1.370.7590 . doi : 10.1103 / physrevlett.65.1204 . ISSN 0031-9007 .
- ^ Lichte, Hannes (1986). "Holografía de electrones acercándose a la resolución atómica". Ultramicroscopía . Elsevier BV. 20 (3): 293-304. doi : 10.1016 / 0304-3991 (86) 90193-2 . ISSN 0304-3991 .
- ^ Tonomura, Akira (1 de julio de 1987). "Aplicaciones de la holografía electrónica". Reseñas de Física Moderna . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 59 (3): 639–669. doi : 10.1103 / revmodphys.59.639 . ISSN 0034-6861 .
- ^ RE Dunin-Borkowski y col., Micros. Res. y Tech. 64, 390 (2004).
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