球差电镜 STEM 通过校正电磁透镜的球面像差，使分辨率提升至亚埃级（<0.1 nm）。聚焦电子束在样品表面扫描，通过高角度环形暗场（HAADF）探测器收集散射电子，实现原子级成分和结构成像。结合 EELS/EDS 可同步分析元素分布及化学态。
检测项目 | 能力范围 |
|---|---|
最高分辨率 | 0.05 nm (HAADF-STEM) |
元素分析精度 | EDS: ≥0.1 at%；EELS: 轻元素（Li, B, C 等） |
加速电压范围 | 60-300 kV |
最大样品倾斜角度 | ±70° |
束斑尺寸 | 0.1 nm (探针尺寸) |
材料类型 | 制样要求 |
|---|---|
金属/合金 | 电解双喷减薄至薄区透明，直径≤3 mm |
陶瓷/半导体 | FIB 制备特定区域薄片（厚度<100 nm），或离子减薄 |
纳米颗粒/粉末 | 分散于超薄碳膜铜网，超声处理防团聚 |
高分子/生物材料 | 超薄切片（厚度≤70 nm），喷碳增强导电性 |
样品制备：
块体材料：机械研磨→电解抛光/FIB 减薄
粉末材料：乙醇分散→滴涂碳膜
上机测试：
真空度：≤10⁻⁷ Pa
加速电压：200 kV（常规）、300 kV（高穿透）
束流：50-200 pA（视元素分析需求）
采集模式：HAADF-STEM 成像 + 同步 EDS/EELS 扫描
结果处理：
使用 Velox/DigitalMicrograph 软件重构原子结构
EELS 谱图拟合定量元素价态
晶体取向分析（FFT/IFFT）
图像模糊/漂移：样品过厚或荷电效应 → 优化减薄工艺或喷导电层
元素信号弱：轻元素被重元素遮蔽 → 改用 EELS 模式或提高束流
样品污染：有机残留物在电子束下分解 → 制样前超声清洗+等离子处理
像差校正失效：样品磁性干扰透镜 → 改用低磁场模式或退磁处理
辐照损伤：敏感材料结构崩塌 → 降低加速电压至 80 kV 以下