Экзамен / Доп. вопросы / К предыдущим / 10-12

10. Чем обусловлена толщина образца в просвечивающей электронной микроскопии?

Назначение ПЭМ: исследование микроструктуры( тонкой структуры) и атомно-кристаллической структуры образцов.

Основные характеристики: пространственное разрешение и max ускоряющее напряжение.

Объекты исследования в Э. м.- обычно твёрдые тела. В просвечивающих электронных микроскопах (ПЭМ), в к-рых электроны с энергиями от 1 кэВ до 5 МэВ проходят сквозь объект, изучаются образцы в виде тонких плёнок, фольги, срезов и т. п. толщиной от 1 нм до 10 мкм (от 10  до 10⁵ ). Порошки, микрокристаллы, аэрозоли и т. п. можно изучать, нанеся их предварительно на подложку- тонкую плёнку для исследования в ПЭМ. Поверхностная геом. структура массивных тел изучается также и методом реплик: с поверхности такого тела снимается реплика-отпечаток в виде тонкой плёнки углерода, коллодия, формвара и т. п., повторяющая рельеф поверхности, и рассматривается в ПЭМ. Обычно предварительно на реплику в вакууме напыляется под скользящим углом слой сильно рассеивающего электроны тяжёлого металла (напр., Pt), оттеняющего выступы и впадины геом. рельефа. Метод т. н. декорирования позволяет исследовать не только геом. структуру поверхностей, но и электрическую, т. е. микро-поля, обусловленные наличием дислокаций, скоплений точечных дефектов (см. Дефекты ),ступенями роста кристаллич. граней, доменной структурой (см. Домены)и т. д. При таком методе исследования на поверхность образца вначале напыляется очень тонкий слой декорирующих частиц (атомы тяжёлого металла с большим коэф.поверхностной диффузии, молекулы полупроводников или диэлектриков), осаждающихся преим. на участках сосредоточения микрополей, а затем снимается реплика с включениями декорирующих микрополя частиц.

Требования к объектам исследования.

1. Для исследований с высоким разрешением требуются ультратонкие образцы, толщиной порядка 10 нм.

2. Приготовленный образец должен иметь достаточное количество прозрачных для электрона участков для исследования, чтобы можно было оценить, является ли данная структура типичной для исследуемого образца.

11. Принцип работы атомно-силового микроскопа ближнего поля.

12. В чем отличие дифракции электронов от дифракции рентгеновских лучей?

Электроны, подобно рентгеновским лучам и нейтронам, рассеиваются атомными плоскостями. Электронные дифракционные картины получаются с помощью просвечивающего (трансмиссионного) электронного микроскопа (ПЭМ). Отличие дифракции электронов от рентгеновских лучей и нейтронов заключается в том, что дифракция электронов происходит приблизительно в 100 раз интенсивнее, что позволяет исследовать гораздо меньшие объемы вещества, чем при рентгеновских исследованиях. Главное различие, однако, состоит в том, что электроны, в отличие от рентгеновских лучей могут фокусироваться магнитными линзами, что с легкостью позволяет получать изображение на ПЭМ. Существует много общего в получении изображения в обычном поляризационном микроскопе и в электронном. У ПЭМ источником электронов является нить электронной пушки. Электроны образуются при прохождении через нить сильного электрического тока и ускоряются за счет разности потенциалов между анодом и катодом. Затем пучок электронов проходит через ряд электромагнитных линз, которые фокусируют электроны в пучок. После этого пучок проходит через образец и электроны рассеиваются атомными плоскостями. Затем дифрагированный пучок проходит через линзы объек5тива, а затем через систему промежуточных и проекционных линз, которые служат для увеличения изображения и проецирования его на экран. Для того, чтобы электроны не рассеивались, в колонне микроскопа создают вакуум. Для электронно-микроскопических исследований применяют очень тонкие образцы (толщиной менее 1 мкм), а для того, чтобы получить изображение образец должен быть не толще 10 нм (это достигается растирание образца в порошок).