扫描电子显微镜常用的信号有哪些（使用传统扫描显微镜研究电子）

超快SEM中的量子相干电子 - 光耦合.由紫外激光脉冲（紫色）发射的电子通过商业SEM的柱传播。电子束（绿色）聚焦在钨针尖端（插入）附近，在那里它与由1030nm激光脉冲激发的光学近场相互作用，通过SEM样品室中的CF-100窗口耦合到SEM中。非球面聚焦透镜（未显示）距离刀尖25 mm，位于腔室内。电子光谱通过基于Omega滤波器的自制紧凑型双级扇形电子能谱仪记录，放置在SEM内部。光谱仪的色散平面被成像到微通道板探测器上，其荧光屏用CMOS相机从真空室外部进行光学记录。一个示例图像（右下角插图），其中单个电子计数（黑点）和光子阶（垂直虚线）可以很容易地被眼睛看到。PINEM光谱是通过垂直积分相机图像获得的[38]。非相干平均实验光谱（黑色），原始的，分档的数据（蓝色），显示24个PINEM目，每侧12个，这是我们观察到的最大值。图片来源：物理评论信（2022）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.128.235301

弗里德里希-亚历山大-埃尔兰根-纽伦堡大学（FAU）的物理学家设计了一个框架，允许科学家使用传统的扫描电子显微镜观察光和电子之间的相互作用。该程序比迄今为止使用的技术便宜得多，并且还可以进行更广泛的实验。研究人员在《物理评论快报》杂志上发表了他们的发现。

量子计算机只是一个例子，说明理解光子和电子之间相互作用的基本过程是多么重要。结合超短激光脉冲，可以测量光子如何改变电子的能量和速度。到目前为止，这种光子诱导的电子显微镜（PINEM）完全依赖于透射电子显微镜（TEM）。虽然这些具有精确定位单个原子的分辨率，但它们比扫描电子显微镜（SEM）昂贵得多，并且它们的样品室非常小，只有几立方毫米的大小。

测量差异到整个整体的几十万分之几

Peter Hommelhoff教授的激光物理系主任的研究人员现在已经成功地修改了传统的SEM来进行PINEM实验。他们设计了一种基于磁力的特殊光谱仪，该光谱仪直接集成到显微镜中。其基本原理是磁场根据电子的速度或多或少地转移电子。使用将电子碰撞转化为光的探测器，可以给出这种偏差的准确读数。这种方法使研究人员能够测量能量的最小变化，最高只能测量原始值的几十万分之一的差异 - 足以区分单个光能量子的贡献 - 光子。

未来可能进行更广泛的实验

埃尔兰根物理学家的发现在很多方面都是开创性的。从财务角度来看，能够在不使用TEM的情况下研究光子 - 电子相互作用，耗资数百万欧元，可以使研究更容易获得。此外，由于SEM的腔室通常具有高达20立方厘米的体积，因此现在可以进行更广泛的实验，因为额外的光学和电子元件（例如透镜，棱镜和镜子）可以直接放置在样品旁边。研究人员预计，在几年内，整个微观量子实验领域将从TEM转向SEM。

更多信息：R. Shiloh等人，扫描电子显微镜中的量子 - 相干光 - 电子相互作用，物理评论快报（2022）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.128.235301

期刊信息：物理评论快报