[发明专利]用于TEM的改进相位板

说明书

本发明涉及供电子显微镜中使用的相位板，更具体来说涉及泽尔尼克类型相位板。这种相位板包括中心孔以及引起经过所述膜的电子的相移的薄膜。这个相移使CTF从正弦状函数改变成余弦状函数。这个现有技术类型相位板的一个缺点在于，许多电子通过相位板从射束散射。这个现有技术相位板的另一个缺点在于，对于其中余弦状函数呈现最小数的频率范围，相位板的使用实际上使CTF降级，因为正弦状函数呈现最大数。因此，按照本发明的相位板配备有采取由薄得多的膜(30)所承载的环带(32)形式的膜。因此，仅在小空间频率范围(对于低频率)，改变相位(并且因此改变CTF)，以及对于其它空间频率，相移是可忽略的，并且因而CTF 300保持不变。由于承载膜30的小得多的厚度，散射也是可忽略的。

技术领域

本发明涉及用于电子显微镜的相位板，显微镜生成电子束，所述电子束经过样本，电子束在经过样本之后分成非衍射射束和衍射射束，样本在非衍射和衍射射束进行干涉以形成图像的图像平面中成像，相位板放置在其中聚焦非衍射和衍射射束的平面中，该相位板包括：

- 中心区域，工作中的所述中心区域引起第一相移，

- 第一薄膜，围绕并且毗接中心区域，工作中的所述第一薄膜引起与第一相移不同的第二相移，

- 支架结构，围绕第一薄膜，以用于支撑相位板，

第一相移与第二相移之间的差引起对于空间频率范围的图像的对比度的改进。

背景技术

这种相位板从K.Nagayama等人的“Phase Contrast Enhancement with PhasePlates in Biological Electron Microscopy”(Microscopy Today，卷18，第4号，2010年7月，第10-13页，又称作Nagayama [-1-])已知，并且又称作泽尔尼克相位板。

在透射电子显微镜(TEM)中，通过使可选择能量例如在40 keV与400 keV之间的高能电子束经过样本，来对样本进行成像。对于所谓的弱相位样本、例如生物样本，大多数电子经过样本，而部分电子弹性地或者无弹性地散射，弹性散射的电子形成衍射射束。通过弹性散射和非散射电子(衍射和非衍射射束)的干涉，来形成图像。

出现如下问题：对于图像中的低空间频率，对比传递函数(CTF)为零或接近零，从而引起大物体/结构的低可见度。这通过如下事实而引起：在图像平面的照相装置或荧光屏对强度变化敏感，而对碰撞电子束的相位变化不敏感。

对此的一个解决方案是使用相位板，该相位板引入衍射射束与非衍射射束之间的相位差。存在两种主要类型的相位板：所谓的泽尔尼克相位板使非衍射射束保持不变，并且引起衍射射束的相移，而所谓的波尔希相位板使非衍射射束偏移，同时使衍射射束保持不变。

通过相位板引入相位差将CTF的正弦状行为改为余弦状行为，并且因而改变低空间频率的最大对比度。

这里所述的本发明涉及如Nagayama [-1-]、更具体来说在其图5中所述的泽尔尼克相位板。该相位板定位在物镜的衍射平面，又称作这个透镜的后焦平面。在这个平面中，将碰撞到样本上的平行射束以及源于样本的平行衍射射束聚焦到点中。这个平面中的中心点经过相位板中的中心通孔，并且因而没有遇到相移。通过该孔外部的电子经过薄片，并且经历优选的-π/2的相移φ。非衍射和衍射射束的干涉这时引起强度调制而不是相位调制。

要注意，所述的相位板安装在TEM的衍射平面中，但是相位板能够安装在作为其图像平面的衍射平面下游的任何平面中。

还要注意，相位板能够是如Nagayama [-1-]、图5所示的涂层相位板，但是那个涂层不是必不可少的：只要电子经过充分材料以经历相对经过中心区域或通孔的电子的相移，则在强度调制中转化相位调制。

还要注意，虽然-π/2的相移φ是优选的，但是对于其它相移，相位调制至少部分在强度调制中转化。