在SEM平臺上也能做4D STEM應用嗎？能！荷蘭ASI公司推出的Felis系列探測器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)電子探測器，專為掃描電鏡(SEM) 平臺設計，包含兩種型號：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于幀的成像方式，具有寬動態范圍，適 用于SEM上進行3D ED(電子衍射)、EBSD等非掃描類應用。Felis T3則采用基于事件、數據驅動型的創新成像模式，時間分辨率高達1.56 ns，非常適合在SEM上實現4D-STEM、TKD、Ptychography等高速掃描或需高分辨時間戳支持的先進應用。

ASI Felis系列SEM探測器

SEM中實現4D-STEM等創新成像方案

荷蘭ASI公司推出的 Felis 系列探測器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)電子探測器，專為掃描電鏡(SEM) 平臺設計，包含兩種型號：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于幀的成像方式，具有寬動態范圍，適用于SEM上進行3D ED(電子衍射)、EBSD等非掃描類應用。Felis T3則采用基于事件、數據驅動型的創新成像模式，時間分辨率高達1.56 ns，非常適合在SEM上實現4D-STEM、TKD、Ptychography等高速掃描或需高分辨時間戳支持的先進應用。

以安裝到SEM上做4D-STEM為例，Felis T3能夠在二維 實空間掃描平面上的每一個點采集完整的倒易空間電子衍射圖譜，進而獲得豐富的 4D 數據集。這種方法讓研究人員可以在 SEM 平臺上完成原本需要 TEM 才能實現的高端結構分析任務。 

【關鍵優勢】 

相比傳統透射電鏡(TEM)中做4D-STEM，用SEM平臺結合Felis T3探測器的方案具有如下顯著優勢： 

1. 低加速電壓（≤30 kV）：SEM的低電壓操作增強了電子散射截面，從而提升了衍射對比度和信噪 比，尤其適用于低原子序二維材料（如石墨烯、MoS₂、MXene 等）的晶格織構、相變等結構表征。 

2. 低電子束損傷：低電壓配合精細束流控制顯著降低了樣品輻照損傷，更適合敏感材料結構研究。

3. 虛擬多模態成像：結合開源軟件 LiberTEM，Felis T3 采集的 4D 數據可虛擬不同角度范圍的散射探測器，實現如 vLAADF、vMAADF、vHAADF 等多模式成像。其中，低角環形暗場像可揭示輕元素分布， 高角形暗場像則可突出晶界與位錯等缺陷信息。

4. 高性價比與易集成性：相比復雜昂貴的TEM平臺方案，Felis T3安裝于現有SEM或 FIB-SEM 系統， 成本更低，維護更簡單，系統集成更快速，是開啟 4D-STEM 研究的理想選擇。 

5. 填補空白：SEM中的小束斑尺寸和高掃描分辨率為晶體學研究提供了更密集的數據采樣和更廣闊的視場，極大豐富了統計意義上的樣品分析。這種能力使SEM成為TEM的有力補充，尤其在晶相鑒別、取向映射、晶粒尺寸分析、虛擬成像和應力場繪制等應用中表現出色。通過合理優化采集策略與數據處理流程，Felis T3有望填補傳統TEM工作流程在視場、效率與樣品種類方面的關鍵空白。 

【應用場景】 

Felis T3 賦能的 SEM平臺4D-STEM技術，廣泛適用于材料科學、納米技術、能源器件和二維材料研 究，具體可用于以下分析任務： 

1. 晶體取向映射：通過每個像素點的衍射花樣分析，實現高精度晶體學測定； 

2. 相圖/相位映射：利用4D數據的角相關函數，可鑒別不同晶相的分布。 

3. 成分梯度與結晶度：通過對4D數據進行統計分析，可推演不同區域的結晶度和局部成分變化。 

4. 疊層成像：通過記錄多個重疊區域的衍射圖樣，利用算法重建以提高圖像分辨率。

5. DPC（差分相移）成像：利用透射電子束位移(因電磁場作用發生的微小偏轉)來反映樣品電磁場分 布。通過4D-STEM中心質心分析，可繪制樣品的電場、磁場分布圖。 

6. 動態原位研究：可適配多種原位加載實驗，實時跟蹤材料在外場作用下的微觀結構演變。 

【應用案例】 

Felis T3 已成功用于多個前沿材料體系的結構研究，例如：石墨烯和六方氮化硼等單原子層材料，單層 MoS₂、WS₂等金屬硫化物也能通過該探測器獲得高質量的衍射信息。此外，包括硅烯、鍺烯在內的硅系 “Xene”材料，MXene（過渡金屬碳化物/氮化物）等新型二維材料，以及各種鈣鈦礦材料（如層狀 Ruddlesden–Popper 結構鈣鈦礦）、二維共價有機框架（COF）、金屬有機框架（MOF）和鈣鈦礦太陽 能電池材料等，均可通過Felis T3 4D-STEM技術獲得結構表征。