Microscopio electrónico de transmisión que presenta:

una posición de un cuerpo de destino sobre el eje óptico electrónico del microscopio,

una fuente de electrones (2) para producir un haz de electrones axial (1) que, en funcionamiento,incide sobre un cuerpo de destino situado en la posición del cuerpo de destino, yun sistema para producir simultáneamente un haz de electrones fuera del eje separado;

caracterizado por el hecho de que:

el sistema para producir un haz de electrones fuera del eje separado comprende un cuerpo deaperturas (5) situado entre la fuente de electrones y la posición del cuerpo de destino, presentando elcuerpo de aperturas una apertura axial (7) para la transmisión del haz de electrones axial ypresentando, además, una apertura fuera del eje (8) para la producción de un haz de electrones fueradel eje (9); y

comprendiendo el microscopio electrónico de transmisión, además, un cuerpo conductor eléctrico (10)fuera del eje del microscopio;

en el que el haz de electrones fuera del eje, en funcionamiento, incide sobre el cuerpo conductor eléctrico provocando que se emitan electrones secundarios desde el mismo, y el cuerpo conductoreléctrico está situado de manera que los electrones secundarios emitidos inciden sobre el cuerpo dedestino para neutralizar la carga positiva que puede acumularse en el cuerpo de destino.

Microscopio electrónico de transmisión

La presente invención se refiere a un microscopio electrónico de transmisión.

Cuando se obtienen imágenes de muestras no conductoras mediante microscopía electrónica de transmisión (MET) , una caga positiva inducida por haz se acumula en la muestra debido a la expulsión de electrones secundarios. Las imágenes de transmisión de dichas muestras cargadas se degradan debido a (1) una perturbación electrostática de la óptica de representación y (2) el movimiento inducido por la carga y la modificación de la muestra. Estos problemas suponen una limitación importante para una amplia variedad de experimentos de obtención de imágenes en biología y ciencias de materiales, incluyendo la obtención de imágenes de muestras hidratadas congeladas por criomicroscopía.

Para muestras que son resistentes al daño por radiación por el haz de electrones para la obtención de imágenes, las imágenes a menudo se registran tras una exposición previa suficiente de manera que la acumulación carga positiva sobre la muestra alcanza un estado estacionario debido a que los electrones secundarios no pueden escapar de la carga positiva. Para muestras que no son resistentes a daños por radiación, la exposición previa no es una opción, ya que deben registrarse importantes detalles estructurales de la muestra utilizando los primeros pocos electrones que irradien la muestra. De este modo, la carga sobre la muestra puede cambiar durante la exposición. La degradación de la imagen por la carga puede ser más problemática para la criomicroscopía de muestras biológicas precisamente en condiciones de obtención de imágenes que de otro modo son más ventajosas para obtener imágenes del detalle estructural, como por ejemplo cuando se suspenden en orificios en hielo, o a temperatura de helio líquido donde la conductividad de la muestra es reducida.

Brink y otros, “Evaluation of charging on macromolecules in electron microscopy“, Ultramicroscopy, 72 (1998) 41-52 describe la acumulación de carga en muestras no conductoras debido a la emisión de electrones secundarios. En particular, se describe un experimento en el cual se utiliza un haz de pequeño diámetro para cargar una muestra, y se utiliza entonces un haz de diámetro ancho para observar el área cargada y eventualmente descargarla. Se sugiere que algunos de los electrones secundarios que se emiten a través de toda la zona cuando la muestra se examina con el haz ancho vuelven para compensar la carga positiva acumulada.

Warrington, “A simple charge neutralizer for the electron microscope”, J. Sci. Instrum., 43 (1966) 77-78, propone un neutralizador de carga que consiste en una película conectada a tierra de carbono y aluminio depositado al vacío sostenida por encima del plano de la muestra del objetivo. El haz de electrones atraviesa la película antes de golpear la muestra a examinar. Los electrones de baja energía que son expulsados de la película descargan entonces la muestra no conductora.

La carga positiva inducida por el haz puede acumularse en otros cuerpos no conductores, tales como elementos ópticos electrónicos, situados en la trayectoria del haz de electrones, y degradar su rendimiento. Ejemplos de estos cuerpos son placas de fase y biprismas electrónicos.

US 2002/0011566 describe una placa de fase antiestática para su uso en microscopía electrónica de contraste de fase, estando fabricada la placa de fase de una película delgada de un material amorfo conductor.

Frost, “Image-plane off-axis electron holography: low-magnification arrangements”, Meas. Sci. Technol., 10 (1999) 333-339, describe mediciones del ángulo de desviación en un biprisma electrónico que indican que la fibra biprisma está cargada positivamente por el haz de electrones de obtención de imágenes.

EP 0417354 propone un aparato de haz de electrones que comprende una fuente de electrones para generar un haz de electrones para irradiar una muestra situada en un espacio de campo de una lente de electrones, y una fuente de electrones auxiliar para generar un haz de electrones de baja potencia para inyectarlo en el espacio de campo de la lente y dirigirlo hacia la superficie de la muestra mediante la misma lente de campo.

La presente invención pretende superar o mitigar los problemas de la acumulación de carga positiva inducida por el haz.

La presente invención dispone un microscopio electrónico de transmisión (TEM) según la reivindicación 1.

Tal como aquí se utiliza, el término “haz de electrones fuera del eje separado" excluye cualquier haz de electrones fuera del eje que pueda producirse por dispersión o difracción del haz de electrones axial.

Al producir, simultáneamente con el haz de electrones axial, un haz de electrones fuera del eje separado que provoca que se emitan electrones secundarios neutralizantes de carga, el TEM puede utilizarse, por ejemplo, para obtener imágenes de una muestra no conductora mientras que, al mismo tiempo, opera para reducir la acumulación de carga sobre la muestra. En otras palabras, el haz de electrones fuera del eje separado y el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje pueden considerarse como un sistema dedicado para reducir o eliminar la acumulación de carga. Ventajosamente, y a diferencia de las observaciones de Brink y otros, ibid, el operario del TEM puede obtener imágenes de una muestra con un haz de diámetro estrecho y aún así evitar problemas de acumulación de carga positiva inducida por el haz. Además, la inconveniencia y la perturbación de un neutralizador de carga dispuesto en la trayectoria del haz de electrones axial de acuerdo con la propuesta de Warrington ibid. puede evitarse.

Preferiblemente, el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje está colocado adyacente a la posición del cuerpo de destino. Los electrones secundarios emitidos desde el cuerpo tendrán que recorrer entonces una distancia relativamente corta antes de incidir sobre el cuerpo de destino, lo que puede aumentar el flujo de electrones que inciden.

Preferiblemente, el haz de electrones fuera del eje es un haz de electrones paraxial. Un haz de electrones paraxial puede definirse como un haz que puede enfocarse sobre el eje óptico de electrones mediante los objetivos del TEM, pero tiene un ángulo de divergencia mínimo que es mayor que el ángulo de divergencia máximo del haz de electrones axial.

Convenientemente, el haz de electrones fuera del eje puede producirse a través de la misma fuente de electrones que produce el haz de electrones axial, es decir, el sistema para producir simultáneamente un haz de electrones fuera del eje separado puede incluir la fuente de electrones. Ventajosamente, utilizando este enfoque, un TEM convencional puede convertirse fácilmente en un TEM de acuerdo con la presente invención.

De este modo, el sistema para producir un haz de electrones fuera del eje puede comprender un cuerpo de aperturas situado entre la fuente de electrones y la posición cuerpo de destino, presentando el cuerpo de aperturas una apertura axial para la transmisión del haz de electrones axial y presentando, además, una apertura fuera del eje para la producción del haz de electrones fuera del eje. Dicho cuerpo de aperturas puede reemplazar a un cuerpo de aperturas de condensador existente de un TEM existente de una manera simple.

El sistema para producir un haz de electrones fuera del eje puede producir una pluralidad de dichos haces los cuales, en funcionamiento, inciden en el cuerpo conductor eléctrico (o, más preferiblemente, respectivos cuerpos conductores eléctricos) . Esto hace que sea posible, por ejemplo, neutralizar la acumulación de carga positiva en respectivos cuerpos de destino en posiciones separadas en la posición del eje óptico electrónico. De este modo, el cuerpo de aperturas puede tener una pluralidad de aperturas fuera del eje para la producción de respectivos haces de electrones fuera del eje, incidiendo cada haz de electrones fuera del eje, en funcionamiento, sobre el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje o un respectivo cuerpo conductor eléctrico fuera del eje.

Típicamente, el TEM tiene por lo menos una lente condensadora entre la fuente de electrones y la posición del cuerpo de destino, y el cuerpo de aperturas puede estar colocado entre la lente condensadora y la posición del cuerpo de destino. De este modo, la apertura puede limitar el campo de iluminación de la lente condensadora.

1. Microscopio electrónico de transmisión que presenta:

una posición de un cuerpo de destino sobre el eje óptico electrónico del microscopio, una fuente de electrones (2) para producir un haz de electrones axial (1) que, en funcionamiento, incide sobre un cuerpo de destino situado en la posición del cuerpo de destino, y un sistema para producir simultáneamente un haz de electrones fuera del eje separado;

caracterizado por el hecho de que:

el sistema para producir un haz de electrones fuera del eje separado comprende un cuerpo de aperturas (5) situado entre la fuente de electrones y la posición del cuerpo de destino, presentando el cuerpo de aperturas una apertura axial (7) para la transmisión del haz de electrones axial y presentando, además, una apertura fuera del eje (8) para la producción de un haz de electrones fuera del eje (9) ; y comprendiendo el microscopio electrónico de transmisión, además, un cuerpo conductor eléctrico (10) fuera del eje del microscopio; en el que el haz de electrones fuera del eje, en funcionamiento, incide sobre el cuerpo conductor eléctrico provocando que se emitan electrones secundarios desde el mismo, y el cuerpo conductor eléctrico está situado de manera que los electrones secundarios emitidos inciden sobre el cuerpo de destino para neutralizar la carga positiva que puede acumularse en el cuerpo de destino.

2. Microscopio electrónico de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el haz de electrones fuera del eje es paralelo a un haz de electrones paraxial.

3. Microscopio electrónico de transmisión según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje está situado adyacente a la posición del cuerpo de destino.

4. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el cuerpo de aperturas presenta una pluralidad de aperturas fuera del eje para la producción de respectivos haces de electrones fuera del eje, incidiendo cada haz de electrones fuera del eje, en funcionamiento, sobre el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje o un cuerpo conductor eléctrico fuera del eje respectivo.

5. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, por lo menos una lente condensadora (6) entre la fuente de electrones y la posición del cuerpo de destino, quedando situado el cuerpo de aperturas entre la lente condensadora y la posición del cuerpo de destino, limitando el cuerpo de aperturas el campo de iluminación de la lente condensadora.

6. Microscopio electrónico de transmisión según la reivindicación 1 o 3, caracterizado por el hecho de que el sistema para producir un haz de electrones fuera del eje comprende una fuente de electrones adicional.

7. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que:

la posición del cuerpo de destino es una posición de la muestra, el haz de electrones axial, en funcionamiento, incide sobre una muestra (3) , y los electrones secundarios emitidos inciden sobre la muestra para neutralizar la carga positiva que puede acumularse en la muestra.

8. Microscopio electrónico de transmisión según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el cuerpo conductor eléctrico fuera del eje lo dispone un portamuestras (4) que sujeta la muestra en la posición de la muestra.

9. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que:

la posición del cuerpo de destino es una posición de la placa de fase, el haz de electrones axial, en funcionamiento, incide sobre una placa de fase, y los electrones secundarios emitidos inciden sobre la placa de fase para neutralizar la carga positiva que puede acumularse en la placa de fase.

10. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que:

la posición del cuerpo de destino es una posición de un biprisma electrónico,

el haz de electrones axial, en funcionamiento, incide sobre un biprisma electrónico, y

los electrones secundarios emitidos inciden sobre el biprisma electrónico para neutralizar la carga

positiva que puede acumularse en el biprisma electrónico.

11. Microscopio electrónico de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que presenta una pluralidad de posiciones del cuerpo de destino separadas en el eje óptico electrónico del microscopio, una pluralidad de respectivos cuerpos conductores eléctricos fuera del eje del microscopio, y un

sistema para producir simultáneamente una pluralidad de haces de electrones fuera del eje separados que, en funcionamiento, inciden respectivamente sobre los cuerpos conductores eléctricos.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden 5 excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción

• US 20020011566 A

• EP 0417354 A

Literatura diferente de patentes citada en la descripción

• BRINK et al. “Evaluation of charging on macromolecules in electron cr y omicroscopy. Ultramicroscopy”, 1998, vol. 72.

4. 52

• WARRINGTON. “A simple charge neutralizer for the electron microscope”, J. Sci. lnstrum., 1966, vol. 43.

7. 78

• FROST. “Image-plane off-axis electron holography: low-magnification arrangements”. Meas. Sci. Techno/., 1999, 20 vol. 10.

33. 339