Принцип работы просвечивающего электронного микроскопа.

Ускоряясь в поле высокого напряжения, электрон может рассматриваться в качестве волны. Длина данной волны меньше длины волны видимого света, и её можно легко фокусировать, используя осесимметричные электрические или магнитные поля. На этом основано действие просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) (рис. 5.3.1). Первое устройство такого типа было создано в 1932 г. немецкими учёными М. Кноллом и Е. Руска. По конструкции данный прибор был сильно похож на схему обычного оптического микроскопа, где вместо лучей света используются электроны (т.с. соответствующие им волны).

Современные модели просвечивающих электронных микроскопов

Рис. 5.3.1 Современные модели просвечивающих электронных микроскопов: / - источник электронов - электронная пушка, 2 - электронная линза - конденсор, 3 - люминисцентный экран

Источник света, г.е. источник электронов, в таких микроскопах представляет собой электронную пушку. Выходя из пушки, электроны проходят через электронную линзу-конденсор (регулирующую интенсивность потока излучения и освещаемую площадь поверхности исследуемого образца), а затем через линзу-объектив проектируется на люминесцентный экран, под которым располагается фотокамера. Фотокамера, в свою очередь, позволяет переводить получаемую на экране картину в привычное фотографическое изображение. Важным условием соблюдения работы данного типа микроскопов является поддержание высокого вакуума по всей траектории прохождения электронов. Это необходимо, потому что поток электронов энергично взаимодействует практически со всеми веществами [8].

Принцип работы просвечивающего электронного микроскопа

Рис. 5.3.2 Принцип работы просвечивающего электронного микроскопа.

Конструкций источников высокоэнсргстичсских электронов существует много (рис. 5.3.2). Наиболее распространенной и простой является раскаленная вольфрамовая проволока. В сложных электронных микроскопах с высоким разрешением излучение создастся потоком электронов, испускаемых поверхностью кремниевого чипа (кристалла). Под воздействием сильного электрического ноля (или эмиссией иод воздействием иоля, field emission). Существует ряд требований и к самим исследуемым образцам. Одним из основных критериев является толщина, поскольку именно толщина образца определяет размер деталей на изображении. Для того чтобы получить требуемую сверхтонкую пластину, её вырезают но довольно сложным методикам, либо изготовляют другими специальными способами («ионное фрезерование» и т.п.) [8,10].

Изображения внутреннего строения кристалла, получаемого путём просвечивающего электронного микроскопа

Рис. 5.3.3 Изображения внутреннего строения кристалла, получаемого путём просвечивающего электронного микроскопа

Пучок электронов, проходя сквозь тонкий слой вещества, позволяет получать прямое изображение дефектов или неоднородностей кристаллической структуры во внутренней части образца. Анализ и обработка полученных дифракционных картин позволяет установить периодичность атомных структур, а также ориентацию кристаллов (рис. 5.3.3). Современные конструкции ПЭМ обладают разрешающей способностью около 0.2 нм, а это, в свою очередь, позволяет получать изображение отдельных атомов и молекул.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >