المجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر

المجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر ( SCEM ) هو تقنية مجهرية إلكترونية مماثلة للمجهر الضوئي الماسح متحد البؤر (SCOM). في هذه التقنية، تُضاء العينة المدروسة بحزمة إلكترونية مركزة، كما هو الحال في تقنيات المجهر الماسح الأخرى، مثل المجهر الإلكتروني الماسح النافذ أو المجهر الإلكتروني الماسح . مع ذلك، في SCEM، تُرتّب بصريات التجميع بشكل متناظر مع بصريات الإضاءة لتجميع الإلكترونات التي تمر عبر بؤرة الحزمة فقط. ينتج عن ذلك دقة عمق فائقة في التصوير. هذه التقنية حديثة نسبيًا ويجري تطويرها بنشاط.

تنبثق فكرة المجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر (SCEM) منطقيًا من المجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر (SCOM)، ولذا فهي فكرة قديمة نسبيًا. مع ذلك، يُعدّ التصميم والبناء العمليان للمجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر مشكلة معقدة حلّها نيستور ج . زالوزيك لأول مرة. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} أظهر مجهره الإلكتروني الماسح متحد البؤر الأول الخصائص ثلاثية الأبعاد للمجهر الإلكتروني الماسح متحد البؤر، لكنه لم يحقق الدقة المكانية الجانبية دون النانومترية التي يمكن الوصول إليها باستخدام الإلكترونات عالية الطاقة (حيث  تم إثبات دقة جانبية تبلغ حوالي 80 نانومتر فقط). تعمل عدة مجموعات حاليًا على بناء مجهر إلكتروني ماسح متحد البؤر بدقة ذرية. ^{[ 5 ]} على وجه الخصوص، تم الحصول بالفعل على صور مجهر إلكتروني ماسح متحد البؤر بدقة ذرية. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

تُضاء العينة بحزمة إلكترونية مركزة، ثم تُعاد تركيز الحزمة على الكاشف، وبذلك لا تُجمع إلا الإلكترونات التي تمر عبر البؤرة. ولإنتاج صورة، يجب مسح الحزمة جانبيًا. في التصميم الأصلي، كان ذلك يُحقق بوضع عاكسات مسح وعكس مسح متزامنة. هذا التصميم معقد، ولا يوجد سوى عدد قليل من التجهيزات المصممة خصيصًا. ثمة نهج آخر يتمثل في استخدام إضاءة وجمع ثابتين، ولكن يُجرى المسح بتحريك العينة باستخدام حامل عالي الدقة يُتحكم فيه بواسطة محرك كهرضغطية. هذه الحوامل متوفرة بسهولة، ويمكن تركيبها في معظم المجاهر الإلكترونية التجارية، مما يُتيح وضع SCEM. كمثال عملي، سُجلت صور SCEM بدقة ذرية. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

تؤدي الطاقات العالية للجسيمات الساقطة (الإلكترونات 200 كيلو إلكترون فولت مقابل الفوتونات 2 إلكترون فولت) إلى دقة مكانية أعلى بكثير لـ SCEM مقارنة بـ SCOM (الدقة الجانبية <1  نانومتر مقابل >400  نانومتر).

بالمقارنة مع المجهر الإلكتروني التقليدي ( TEM ، STEM ، SEM )، يوفر المجهر الإلكتروني فائق التوصيل (SCEM) تصويرًا ثلاثي الأبعاد. كان من المتوقع إمكانية التصوير ثلاثي الأبعاد في SCEM نظرًا لهندسة التركيز البؤري فيه، وقد تم تأكيد ذلك مؤخرًا من خلال النمذجة النظرية. ^{[ 8 ]} على وجه الخصوص، يُتوقع إمكانية تحديد طبقة سميكة (الذهب) في مادة خفيفة (الألومنيوم) بدقة تصل إلى 10 نانومتر في العمق؛ وتُحدَّد دقة العمق هذه بزاوية تقارب حزمة الإلكترونات، ويمكن تحسينها إلى بضعة نانومترات في مجاهر إلكترونية من الجيل التالي مزودة بمصححين للانحراف الكروي  من الرتبة الخامسة . ^{[ 9 ]}