在SEM平台上也能做4D STEM应用吗？能！荷兰ASI公司推出的Felis系列探测器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)电子探测器，专为扫描电镜(SEM) 平台设计，包含两种型号：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于帧的成像方式，具有宽动态范围，适 用于SEM上进行3D ED(电子衍射)、EBSD等非扫描类应用。Felis T3则采用基于事件、数据驱动型的创新成像模式，时间分辨率高达1.56 ns，非常适合在SEM上实现4D-STEM、TKD、Ptychography等高速扫描或需高分辨时间戳支持的先进应用。

ASI Felis系列SEM探测器

SEM中实现4D-STEM等创新成像方案

荷兰ASI公司推出的 Felis 系列探测器是新一代混合像素(Hybrid Pixel)电子探测器，专为扫描电镜(SEM) 平台设计，包含两种型号：Felis M3和Felis T3。Felis M3采用基于帧的成像方式，具有宽动态范围，适用于SEM上进行3D ED(电子衍射)、EBSD等非扫描类应用。Felis T3则采用基于事件、数据驱动型的创新成像模式，时间分辨率高达1.56 ns，非常适合在SEM上实现4D-STEM、TKD、Ptychography等高速扫描或需高分辨时间戳支持的先进应用。

以安装到SEM上做4D-STEM为例，Felis T3能够在二维 实空间扫描平面上的每一个点采集完整的倒易空间电子衍射图谱，进而获得丰富的 4D 数据集。这种方法让研究人员可以在 SEM 平台上完成原本需要 TEM 才能实现的高端结构分析任务。 

【关键优势】 

相比传统透射电镜(TEM)中做4D-STEM，用SEM平台结合Felis T3探测器的方案具有如下显著优势： 

1. 低加速电压（≤30 kV）：SEM的低电压操作增强了电子散射截面，从而提升了衍射对比度和信噪 比，尤其适用于低原子序二维材料（如石墨烯、MoS₂、MXene 等）的晶格织构、相变等结构表征。 

2. 低电子束损伤：低电压配合精细束流控制显著降低了样品辐照损伤，更适合敏感材料结构研究。

3. 虚拟多模态成像：结合开源软件 LiberTEM，Felis T3 采集的 4D 数据可虚拟不同角度范围的散射探测器，实现如 vLAADF、vMAADF、vHAADF 等多模式成像。其中，低角环形暗场像可揭示轻元素分布， 高角形暗场像则可突出晶界与位错等缺陷信息。

4. 高性价比与易集成性：相比复杂昂贵的TEM平台方案，Felis T3安装于现有SEM或 FIB-SEM 系统， 成本更低，维护更简单，系统集成更快速，是开启 4D-STEM 研究的理想选择。 

5. 填补空白：SEM中的小束斑尺寸和高扫描分辨率为晶体学研究提供了更密集的数据采样和更广阔的视场，极大丰富了统计意义上的样品分析。这种能力使SEM成为TEM的有力补充，尤其在晶相鉴别、取向映射、晶粒尺寸分析、虚拟成像和应力场绘制等应用中表现出色。通过合理优化采集策略与数据处理流程，Felis T3有望填补传统TEM工作流程在视场、效率与样品种类方面的关键空白。 

【应用场景】 

Felis T3 赋能的 SEM平台4D-STEM技术，广泛适用于材料科学、纳米技术、能源器件和二维材料研 究，具体可用于以下分析任务： 

1. 晶体取向映射：通过每个像素点的衍射花样分析，实现高精度晶体学测定； 

2. 相图/相位映射：利用4D数据的角相关函数，可鉴别不同晶相的分布。 

3. 成分梯度与结晶度：通过对4D数据进行统计分析，可推演不同区域的结晶度和局部成分变化。 

4. 叠层成像：通过记录多个重叠区域的衍射图样，利用算法重建以提高图像分辨率。

5. DPC（差分相移）成像：利用透射电子束位移(因电磁场作用发生的微小偏转)来反映样品电磁场分 布。通过4D-STEM中心质心分析，可绘制样品的电场、磁场分布图。 

6. 动态原位研究：可适配多种原位加载实验，实时跟踪材料在外场作用下的微观结构演变。 

【应用案例】 

Felis T3 已成功用于多个前沿材料体系的结构研究，例如：石墨烯和六方氮化硼等单原子层材料，单层 MoS₂、WS₂等金属硫化物也能通过该探测器获得高质量的衍射信息。此外，包括硅烯、锗烯在内的硅系 “Xene”材料，MXene（过渡金属碳化物/氮化物）等新型二维材料，以及各种钙钛矿材料（如层状 Ruddlesden–Popper 结构钙钛矿）、二维共价有机框架（COF）、金属有机框架（MOF）和钙钛矿太阳 能电池材料等，均可通过Felis T3 4D-STEM技术获得结构表征。