导读：西湖大学物质科学公共实验平台电镜实验室于近期在双球差校正透射电子显微镜Spectra Ultra上安装了Dectris的混合像素直接电子探测器Arina，具备12万帧/秒采集速度以及高达10的8次动态范围，可以实现高质量4D-STEM数据的采集。为了更好地理解和使用4D-STEM技术，我们邀请上海微纳国际贸易有限公司赵颉博士和Dectris应用科学家Daniel Stroppa博士来校举行专题讲座及现场演示4D-STEM数据采集。
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2025年3月12日（周三），西湖大学物质科学公共实验平台联合上海微纳国际贸易有限公司举办主题讲座：Dectris混合像素直接电子探测技术在材料科学与生命科学中的应用。
讲座由物质科学平台周桃飞博士主持，主讲人赵颉博士主要介绍最新的超快4D-STEM相机的技术特点以及在材料科学、生命科学中的最新应用成果。
赵颉博士首先介绍了混合像素直接电子探测器的特点和优势，相较于传统的scintillator-coupled探测器，混合像素直接电子探测器具有直接电子探测、单电子计数、零噪音、高动态范围等优点，非常适合4D-STEM数据集的采集；随后，赵博士比较详细地介绍了4D-STEM技术，如虚拟成像、DPC成像、电子叠层衍射（Ptychography）、磁场/电场分析、电荷密度分析、应变分析及晶体取向分析等技术，着重介绍了Ptychography技术的原理、解析方法和应用；最后，赵博士分享了4D-STEM技术在二维材料、锂离子电池材料、金属材料、生命&冷冻等领域中的应用。报告内容丰富、讲解细致，引发了听众的强烈兴趣，大家进行了热烈的交流讨论。
随后，Dectris应用科学家Daniel Stroppa博士在透射电镜上演示4D-STEM数据的采集流程和技巧。
Dectris应用科学家Daniel Stroppa博士演示4D-STEM数据采集
4D-STEM技术原理
4D-STEM指的是在STEM模式下进行二维(2D)实空间（x, y）会聚电子束扫描的同时，还会在每个探针位置记录下相应的二维(2D)动量空间(kx, ky)的数据，这些数据组共同构成了四维(4D)的数据结构(x, y, kx, ky)。与传统STEM方法相比，4D-STEM技术的最大特征在于不再使用只记录特定散射角度的常规环形（或圆形）探测器，不再区分记录BF、ABF、ADF、HAADF、DPC的信号，而是将它们全部记录下来。在之后的数据处理中，4D-STEM技术使用“虚拟”探测器来进行图像分析，即通过在会聚束衍射图案上增添虚拟探测器来采集合适的数据范围，并将相应的数据用作成像的信号，就可以得到样品更多的信息。使用4D-STEM技术，一方面不仅可以重构得到任意常规的STEM图像（例如BF、ABF、ADF、HAADF等)，另一方面，还可以通过重构得到更多的信息，例如材料的结构、晶体的取向、应力或应变分布、电场或磁场分布、iDPC图像等，甚至可以通过叠层衍射成像(Ptychography)的方法进一步提高空间分辨率。
4D STEM原理示意图（Microscopy and Microanalysis (2019), 25, 563–582）
联系方式与测试咨询
西湖大学物质科学公共实验平台（云谷校区E10-183）提供在线预约、样品前处理指导及测试服务支持，具体参数指标可访问：西湖大学物质科学公共实验平台网站http://iscps.westlake.edu.cn查询，或联系蒋齐可老师，邮箱：jiangqike@westlake.edu.cn。
