La holografía electrónica es la holografía con ondas de materia electrónica . Fue inventada por Dennis Gabor en 1948 cuando intentó mejorar la resolución de la imagen en el microscopio electrónico. [1] Los primeros intentos de realizar holografía con ondas electrónicas fueron realizados por Haine y Mulvey en 1952; [2] registraron hologramas de cristales de óxido de zinc con electrones de 60 keV, demostrando reconstrucciones con una resolución de aproximadamente 1 nm. En 1955, G. Möllenstedt y H. Düker [3] inventaron un biprisma electrónico , lo que permitió la grabación de hologramas electrónicos en un esquema fuera del eje. Hay muchas configuraciones posibles diferentes para la holografía electrónica, con más de 20 documentadas en 1992 por Cowley. [4] Por lo general, se requiere una alta coherencia espacial y temporal (es decir, una baja dispersión de energía) del haz de electrones para realizar mediciones holográficas.
La holografía electrónica con electrones de alta energía (80-200 keV) se puede realizar en un microscopio electrónico de transmisión (MET) en un esquema fuera de eje. El haz de electrones se divide en dos partes mediante un cable muy fino con carga positiva. El voltaje positivo desvía las ondas electrónicas de modo que se superponen y producen un patrón de interferencia de franjas espaciadas equidistantemente.
La reconstrucción de hologramas fuera del eje se realiza numéricamente y consta de dos transformaciones matemáticas. [5] Primero, se realiza una transformada de Fourier del holograma. La imagen compleja resultante consta de la autocorrelación (banda central) y dos bandas laterales conjugadas mutuamente. Solo se selecciona una banda lateral aplicando un filtro de paso bajo (máscara redonda) centrado en la banda lateral elegida. La banda central y la banda lateral gemela se establecen en cero. A continuación, la banda lateral seleccionada se reposiciona en el centro de la imagen compleja y se aplica la transformada de Fourier hacia atrás. La imagen resultante en el dominio del objeto tiene un valor complejo y, por lo tanto, se reconstruyen las distribuciones de amplitud y fase de la función del objeto.
El esquema holográfico original de Dennis Gabor es el esquema en línea, lo que significa que la onda de referencia y la del objeto comparten el mismo eje óptico . Este esquema también se denomina holografía de proyección puntual . Se coloca un objeto en un haz de electrones divergente, parte de la onda es dispersada por el objeto (onda del objeto) e interfiere con la onda no dispersada (onda de referencia) en el plano del detector. La coherencia espacial en el esquema en línea está definida por el tamaño de la fuente de electrones. La holografía con electrones de baja energía (50-1000 eV) se puede realizar en el esquema en línea. [6]
Es importante proteger el sistema interferométrico de los campos electromagnéticos, ya que pueden inducir cambios de fase no deseados debido al efecto Aharonov-Bohm . Los campos estáticos darán como resultado un cambio fijo del patrón de interferencia. Está claro que todos los componentes y muestras deben estar correctamente conectados a tierra y protegidos del ruido exterior.
La holografía electrónica se utiliza comúnmente para estudiar los campos eléctricos y magnéticos en películas delgadas, [7] [8] ya que los campos magnéticos y eléctricos pueden cambiar la fase de la onda interferente que pasa a través de la muestra. [9]
El principio de la holografía electrónica también se puede aplicar a la litografía de interferencia . [10]