Im Rahmen des Forschungsprogramms der Max-Planck-Forschungsgruppe „Redox- und Metalloproteine“ wird ein experimenteller Aufbau etabliert, der eine schnelle, rauscharme Erfassung von STEM-EELS-Daten ermöglicht. Für diese Anwendung bietet die Verwendung eines „Hybrid-Pixel“ Zähldetektors eine überlegene Leistung in Bezug auf Geschwindigkeit, Dynamikbereich und Null-Dunkelrauschen. Um einen solchen Detektor für EELS oder energiegefilterte Bildgebung zu verwenden, muss er auf einem Energiefilter installiert und in eine Software integriert werden, die die Bild-/Spektrenaufnahme mit Mikroskopverschlüssen und Scanspulen koordiniert.
Angesichts der erst kürzlich erfolgten Anwendung von Hybrid-Pixel-Detektoren für EELS ist der Forschungsgruppe kein kommerziell verfügbares System bekannt, das einen Hybrid-Pixel-Detektor mit einem Post-Column Energy Filter integriert.
Nach gründlicher Prüfung der verfügbaren Optionen sowie Gesprächen mit mehreren Anbietern von Energiefilter- und Detektorsystemen steht fest, dass einzig die Kombination aus Dectris ELA-Detektor und CEOS CEFID-Energiefilter derzeit für die Zwecke der Experimente geeignet ist. CEOS hat angeboten, die Hardware- und Software-Integration des Dectris ELA für die Verwendung mit ihrem Filter anzubieten. CEOS ist in der Elektronenmikroskopie-Gemeinschaft sowohl für technische Exzellenz als auch für Offenheit für Innovationen bekannt, womit die Fa. ein in hohem Maße geeigneter Kooperationspartner ist.
Die Kombination von CEFID und ELA bietet folgende technischen Vorteile:
— Das CEFID bietet eine verzerrungsarme EFTEM-Bildgebung mit großem Sichtfeld; im EELS-Modus bietet der Filter eine hohe Energieauflösung und eine große Auswahl an Energiedispersionen (Kahl et al. 2019),
— Filterausrichtungen sind vollständig automatisiert,
— die PantaRhei-Filtersoftware ist offen und skriptfähig (Python),
— Dectris ELA bietet eine schnelle Erfassung (bis zu 18 kHz im 8-Bit-Modus für eine „Region of Interest“ (ROI) und eine größere physikalische Pixelgröße (75 μm) als die Konkurrenz, um die erhöhte „Point-spread-function“ von Elektronen höherer Energie teilweise abzuschwächen.
Die ELA bietet nachweislich die Geschwindigkeit, den dynamischen Bereich und das niedrige Rauschen, die für gezählte Direktdetektor-EELS erforderlich sind (Plotkin-Swing et al. 2020).