磁性氧化物材料由于其蕴含自旋霍尔效应、拓扑态、磁各向异性与磁阻等一系列由自旋—轨道耦合主导的关键物理现象而备受关注。要理解这些现象的微观机制并实现可控调制，获取材料的自旋与轨道相关磁学信息至关重要。透射电镜中的电子磁圆二色性（EMCD）为此提供了独特途径：它基于动量分辨电子能量损失谱（q-EELS），能够在元素与近原子尺度上提取磁性信号，尤其适用于界面、缺陷与复杂微结构研究。然而，对过渡金属或混合价态氧化物而言，EMCD应用面临长期瓶颈：高能电子束易诱发失氧与金属价态变化，进而破坏EELS精细结构与谱形，导致EMCD信号失真与定量误差。同时，q-EELS仅在有限散射角范围内收集电子，对剂量要求高；但电子束敏感氧化物又必须严格限制剂量，两者形成尖锐矛盾，在高分辨STEM条件下尤为突出。因此，发展面向电子束敏感氧化物的低剂量、高保真EMCD测量与校正方法，成为获得可靠磁学信息的迫切需求。
针对此，本课题组研究生以典型且应用广泛、同时又易受电子束辐照影响的磁性氧化物 CoFe2O4为模型，构建了一套面向电子束敏感氧化物的“四步走”EMCD方案：第一步提出以剂量率调控为核心的剂量策略，优先保持谱形保真；第二步在严格剂量约束下对EMCD实验几何进行优化，以提升信号采集效率、缓解“低剂量—低信噪”的矛盾；第三步针对第二步中靠近衍射斑采集等条件可能引入的非磁性非对称项，提出并实施校正方法以削弱系统误差；第四步进一步提出新的联合参数后处理方法 JPP（Joint-Parameter Post-processing）来提升背景拟合稳定性并显著收敛误差棒：理论模拟显示精度可提升40%以上，实验结果统计分析显示轨道/自旋比相关误差可由 0.18 ± 0.04 降至 0.12 ± 0.01，并在校正配合下进一步提升至 0.065 ± 0.005。通过上述四个环节的协同，研究最终在低剂量高分辨条件下实现了 Fe 与 Co的可靠 EMCD 信号同步探测，同时显著提高了电子束敏磁性氧化物EMCD定量结果的可信度与精度。
相关研究工作以题为“Probing orbital and spin moments of electron-beam-sensitivemagnetic oxides via high-energy transmission electrons”的研究论文发表在《Nano Research》上，重庆大学博士生曾志欣、李建军为该文章的共同第一作者，重庆大学符潇潇副教授及黄晓旭教授为该文章的通讯作者，课题组研究生卓宇、唐鹏、重庆国家数学应用中心史乐峰与陈飞宇教授、德国于利希研究中心Dr. Du等也为论文成果做出重要贡献。
链接：Probing orbital and spin moments of electron-beam-sensitive magnetic oxides via high-energy transmission electrons
