納米級電子探針進行溫度測量溫度高達1300度

   美國能源部科學辦公室發布消息，能源部橡樹嶺國家實驗室的研究團隊發現了一種測量納米尺度局部溫度的新方法。其題為“基于能量增益損耗光譜學利用納米級電子探針進行溫度測量”的論文發表在《物理評論快報》上。

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　　這項研究使用新型設備“高能量分辨率單色電子能量增益損失譜掃描透射電子顯微鏡（HERMES）”，采用了可生成高空間分辨率和高光譜細節圖像的電子能量增益光譜學技術。HERMES設備通過直接觀察與材料中的熱量相對應的原子振動，來測量半導體六方氮化硼的溫度。

　　與其它溫度計需要標定刻度相比，HERMES這種“溫度計”不需要做溫度標定，也不用事先了解材料的任何信息，只需知道材料中原子振動的能量和強度，即可直接測量納米尺度的溫度。

　　HERMES設備使用單色電子束穿過被測樣品，大部分電子幾乎不與樣品相互作用，在能量損耗譜中，電子在通過樣品時損失能量，而在能量增益譜中，電子通過與樣品相互作用獲得能量。當樣品變熱時，觀察到能量增益的可能性更大。HERMES能觀察到非常小的能量增益或損失，再根據統計物理原理通過檢測電子能量的增益或損耗譜來計算樣品溫度。

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　　HERMES設備可用于研究在很寬的溫度范圍內工作的器件，該項目研究了在室溫到約1300攝氏度的范圍內的溫度測量。納米級分辨率使研究人員能夠在材料相變過程中表征局部溫度。納米尺度的溫度測量能力還有助于推進微電子器件、半導體材料等技術，這些技術的發展需要測繪出原子級的熱振動。