Характеристики изображения.

Электронно–микроскопическое изображение характеризуется следующими параметрами.

1. Разрешающее расстояние, о котором говорилось выше.

2. Контраст, то есть освещенность светлой и темной части изображения.

3. Глубина резкости, то есть максимальная толщина образца, в которой можно получить резкое изображение. Глубина резкости соответствует высоте неровностей образца.

4. Интенсивность определяется временем, в течение которого можно получить изображение.

Для увеличения контраста изображения надо, чтобы разные участки объекта различались по рассеивающей способности. Контрастирование достигается введением в образец контрастных атомов химическим или физическим путем. Контраст бывает двух типов. Первый тип контраста возникает в разнотолщинных образцах. Участки разной толщины по-разному рассеивают электроны и вызывают разное свечение экрана или почернение пластинки. Второй тип контраста, называемый дифракционным, связан с избирательным отражением электронов от кристаллографических поверхностей в кристалле в определенных направлениях.

Типы электронных микроскопов.

По способу исследования электронные микроскопы делятся на просвечивающие, отражающие, эмиссионные и сканирующие (растровые). Принцип действия просвечивающего микроскопа рассмотрен выше.

В настоящее время для изучения поверхности различных объектов широко применяются сканирующие электронные микроскопы. В этом случае не требуется специального препарирования образца, что исключает изменение структуры образца при препарировании и наблюдение ложной структуры (артефактов). Сканирующий микроскоп применяется для получения изображения поверхностей непрозрачных объектов. В отличие от просвечивающего микроскопа, в сканирующем микроскопе изображение формируется за счет вторичных электронов. Вторичные электроны, исходящие с поверхности объекта под действием электронного пучка, улавливаются и усиливаются. Электронный пучок, имеющий диаметр , с помощью отклоняющих систем перемещается по зигзагу, то есть сканирует поверхность образца. Изображение на экране формируется так же, как в телевизоре, отчего микроскоп называется сканирующим. В сканирующем микроскопе диэлектрические материалы непосредственно исследоваться не могут, так как на их поверхности накапливается заряд, мешающий получению изображения. На такие материалы напыляют тонкий проводящий слой, чаще всего золота. Сканирующие микроскопы позволяют получить большую глубину резкости, достигающую 10^-6 м при увеличении в 1000 раз и выше. Поэтому удается получить объемные изображения исследуемых образцов. С помощью сканирующего микроскопа можно проводить электронно-зондовый анализ, то есть характеризовать распределение элементов в образце.

Основные части электронного микроскопа и их назначение.

Электронный микроскоп является сложным устройством, состоящим из различных частей (систем), каждая из которых имеет свое назначение. Этими частями являются электронно-оптическая система, вакуумная система, система высокого напряжения, система управления и автоматизации.

Наиболее важной частью микроскопа является колонна, заключающая в себе электронно-оптическую систему. В состав последней входят осветительная система (электронная пушка), камера объектов, фокусирующая система и фотографическая камера. Электронный пучок в колонне электронного микроскопа формируется с помощью электрического и магнитного полей, которые действуют подобно линзам.

Электронный пучок существует только в высоком вакууме. Длина свободного пробега электронов при напряжении 60 кэВ в воздухе при атмосферном давлении равна всего . С помощью вакуумной системы в колонне создается остаточное давление . При этом давлении длина свободного пробега электронов составляет 1,5 м.

С помощью системы высокого напряжения создается ускоренный пучок электронов. В современных электронных микроскопах применяется высокое напряжение до 150 кВ. Большое значение имеет стабильность высокого напряжения, которая обеспечивается применением электронных стабилизаторов.