SMART

Spectro-Microscopy with aberration correction for relevant techniques

Das Instrument ist ein aberrationskorrigiertes PhotoEmissionsElektronenMikroskop mit einem abbildenden Energieanalysator, das am Strahlrohr UE49 SMART mit hoher Flussdichte installiert ist. Das SMART Mikroskop hat als erstes PEEM erfolgreich die gleichzeitige Kompensation der sphärischen und chromatischen Aberrationen gezeigt und damit die herausragende Ortsauflösung von 2,6 nm (LEEM) und 18 nm (energiegefiltertes XPEEM mit W4f XPS Linie) bei gleichzeitiger Transmissionsverbesserung um Faktor 6 unter experimentellen Bedingungen am BESSY-II erreicht.

Anwendungsbeispiele:
  • Phasenübergänge: (a) Echtzeituntersuchung des Übergangs von kristalliner zu glasartiger Phase in ultradünnen Silikafilmen; (b) Umwandlung zwischen verschiedenen Eisenoxid-Dünnfilmstrukturen auf Übergangsmetallen.
  • Oberflächenreaktionen: (a) Echtzeituntersuchung der Auswirkungen von räumlichen Eingrenzungen auf die Kinetik der Wasserbildungsreaktion; (b) Echtzeituntersuchungen von Metallnanopartikeln unter Reaktionsbedingungen: Untersuchung der Synergieeffekte von Mehrkomponentensystemen in der gekoppelten Katalyse.
  • Zweidimensionale Systeme: (a) Strukturelle und elektronische Eigenschaften gemischter Silika-Germania-Dünnfilme. (b) Echtzeitstudie der Interkalation von Gasen im SiO2 BL / Ru (0001) -Modellsystem, (c) Quasi in-situ-Untersuchungen der Segregationseigenschaften von Ni/Cu-Modellkatalysatoren für die Hydrierung von CO2.
  • Quasi-in-situ-Untersuchungen der morphologischen Veränderungen auf aktiven Cu-Oberflächen unter CO2-Elektroreduktionsbedingungen.
  • Echtzeitbeobachtung des epitaktischen in situ Wachstums von Metall-, organischen oder Oxidfilmen und Nanopartikeln.
SMART Mikroskop am UE49-SMART Strahlrohr

SMART Mikroskop am UE49-SMART Strahlrohr


Methods

XMLD, XMCD, NEXAFS, Surface Diffraction, X-ray Microscopy, PEEM, XPD, XPS, UPS, ARPES

Remote access

depends on experiment - please discuss with Instrument Scientist

Beamline data
Energy range 100 - 1800 eV
Energy resolution 10000 at 200 eV
Flux 1011 - 1013 ph/s/300mA
Polarisation variable (linear and circular)
Focus size (hor. x vert.) h x v = 3,7 µm x 5 µm (10 µm x 5 µm on specimen surface)
Phone +49 30 8062 13430
Weitere Details UE49_PGM SMART
Station data
Temperature range 200 - 1800 K
Pressure range 10-10 - 5x 10-6 mbar
Detector aberration corrected and energy-filtered XPEEM/LEEM system
Manipulators special sample holder design
Sample holder compatibility ELMITEC sample holder
sample size:
8-13 mm diameter (round samples)
8 mm x 8 mm up to 10 mm x 10 mm (square/rectangular)
sample thickness: 0.5 mm - 3 mm

Also special sample holders are used:
a) adapter for “flag style sample plate holder”
b) sample holder with contacts for electric circuits on the sample surface
c) sample holder with PBN heater for NAP applications

Additional equipment • Quasi in situ NAP reaction cell: pmax= 5 mbar; T= RT-700°C. A special sample cartridge provided with a boralectric (PBN) heater guarantees clean conditions for heating at near ambient pressures.
• Compact UHV plasma source for reactive treatment of various samples: O2, H2, N2, etc. Operation mode: hybrid and atomic.
• Quasi in situ electrochemical cell: samples must be 10 mm x10 mm with 2-2.5 mm thickness to comply with the sample holder and electrochemical cell sealing.
• Various evaporator ports pointing to the sample position in the specimen chamber (for real time observation of film growth)
• Gas dosing system in the specimen chamber of the microscope
• Evaporator port with micro-balance in the preparation chamber
Ortsauflösung LEEM 2.6 nm
Ortsauflösung XPEEM (XPS) 18 nm
Energieauflösung (XPEEM) 180 meV
Basisdruck 10-10 mbar
Betriebsdruck up to 5x 10-6 mbar
Anzahl Proben im UHV 6
Temperatur-Messung W/Re thermocouple or pyrometer
Flansche auf Probe gerichtet 8 (4 for evaporators)

Spektro-Mikroskopie mit Aberrationskorrektur für etliche relevante Techniken

Das Instrument ist ein aberrationskorrigiertes PhotoEmissionsElektronenMikroskop mit einem abbildenden Energieanalysator, das am Strahlrohr UE49 SMART mit hoher Flussdichte installiert ist. Das SMART Mikroskop hat als erstes PEEM erfolgreich die gleichzeitige Kompensation der sphärischen und chromatischen Aberrationen gezeigt und damit die herausragende Ortsauflösung von 2,6 nm (LEEM) und 18 nm (energiegefiltertes XPEEM mit W4f XPS Linie) bei gleichzeitiger Transmissionsverbesserung um Faktor 6 unter experimentellen Bedingungen am BESSY-II erreicht.

Die Vielzahl der Betriebsarten – Mikroskopie, Spektroskopie und Beugung von photoemittierten und reflektierten Elektronen – und der Methoden, z.B. Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM), energiegefilterte XPEEM, NEXAFS-PEEM, LEEM, NEXAFS, XPS, UPS, XMCD, XMLD, Photoelektronenbeugung (PED), Valenzbandstrukturmessung und LEED, ermöglichen eine umfassende Charakterisierung von inhomogenen Oberflächen und dünnen Filmen auf Nanometer Skala bei einer Oberflächenempfindlichkeit von nur wenigen Atomlagen. Anwendungsbeispiele sind die lokale chemische Zusammensetzung von Metall-Nanopartikeln und strukturelle Domänen in dünnen Oxid-Filmen, die lokale molekulare Orientierung von inhomogenen organischen Filmen und lokale Bandstrukturmessungen an geordneten Siliziumdioxid-Filmen.

Die schnelle direkte (dh. nicht-rasternde) Abbildung verbunden mit der Möglichkeit, während des Betriebs Materialien in Messposition aufzudampfen, die Probe zu kühlen oder zu heizen und die Oberfläche reaktiven Gasen auszusetzen, ermöglicht die in situ und Echtzeit-Untersuchung von komplexen Prozessen wie z.B. Filmwachstum, Legierungsbildung, chemische Oberflächenreaktionen, thermische Desorption oder Phasenübergänge auf nanometer Skala in Videorate mit chemischem und strukturellem Kontrast.