Главная / Информация / Методы анализа / Электронная микроскопия
Электронная микроскопия
Электронная микроскопия - совокупность электронно-зондовых методов исследования микроструктуры твердых
тел, их локального состава и микрополей (электрических, магнитных и др.) с
помощью электронных микроскопов - приборов, в которых для получения увеличения
изображений используют электронный пучок. Электронная микроскопия
включает также методики подготовки изучаемых объектов, обработки и анализа
результирующей информации. Различают два главных направления электронной
микроскопии: трансмиссионную (просвечивающую) и растровую (сканирующую),
основанных на использовании соответствующих типов. Они дают качественно
различную информацию об объекте исследования и часто применяются совместно.
Известны также отражательная, эмиссионная, оже-электронная, лоренцова и иные
виды электронной микроскопии, реализуемые, как правило, с помощью приставок к
трансмиссионным и растровым электронным микроскопам.
Трансмиссионная микроскопия реализуется с
помощью трансмиссионных (просвечивающих) электронных микроскопов, в которых тонкопленочный объект просвечивается пучком ускоренных электронов с энергией
50-200 кэВ. Электроны, отклоненные
атомами объекта на малые
углы и прошедшие сквозь него с небольшими энергетич. потерями, попадают в
систему магн. линз, которые формируют на люминесцентном экране (и на фотопленке)
светлопольное изображение внутр. структуры. При этом удается достичь разрешения
порядка 0,1 нм, что соответствует увеличениям до 1,5 х 106 раз.
Рассеянные электроны
задерживаются диафрагмами, от диаметра к-рых в значит, степени зависит контраст
изображения. При изучении сильнорассеивающих объектов более информативны
темнопольные изображения.
Растровая (сканирующая) микроскопия. В
растровых электронных
микроскопах электронный луч, сжатый магн. линзами в тонкий
(1-10 нм) зонд, сканирует поверхность образца, формируя на ней растр из нескольких тысяч
параллельных линий.
Возникающее при электронной бомбардировке поверхности вторичные излучения (вторичная
эмиссия электронов,
оже-электронная эмиссия и др.) регистрируются различными детекторами и преобразуются
в видеосигналы, модулирующие электронный луч в ЭЛТ. Развертки лучей в колонне
РЭМ и в ЭЛТ синхронны, поэтому на экране ЭЛТ появляется изображение,
представляющее собой картину распределения интенсивности одного из вторичных
излучений по сканируемой площади объекта. Увеличение РЭМ определяется как М =
L/l, где L и l - длины линий сканирования на
экране ЭЛТ и на поверхности образца. Разрешающая способность растровой микроскопии определяется многими
факторами, зависящими как от конструкции прибора, так и от природы исследуемого
объекта. Если образец электро- и теплопроводен, однороден по составу и не
обладает приповерхностной пористостью, в РЭМ с
вольфрамовыми электродами достигается
разрешение 5-7 нм, в РЭМ с электронными пушками на полевой эмиссии - 1,0-1,5
нм.
Перспективные направления развития. К ним
относятся: повышение разрешающей способности ТЭМ и РЭМ; совершенствование
способов подготовки образцов; разработка методов получения качественно новой
информации и повышения чувствительности методов анализа с помощью
спектрометрических систем; разработка методов компьютерной обработки полученных
изображений с целью выявления содержащейся в них количеств. информации о
структуре объекта; автоматизация и компьютеризация ТЭМ, РЭМ и соединенной с ними
аналит. аппаратуры.
Развитие компьютерной техники обусловило значительный
прогресс в области мат. обработки электронных изображений (компьютерная
морфометрия). Разработанные аппаратно-программные комплексы позволяют:
запоминать изображения, корректировать их контраст; расширять диапазон яркостей
путем введения условных цветов; устранять шумы; подчеркивать границы
микроучастков, выделять детали микроструктуры в заданном диапазоне размеров и
оптической плотности; проводить статистическую обработку изображений и строить
гистограммы распределения микрочастиц по размерам, форме и ориентации;
реконструировать объемные изображения структуры композиционных материалов
и иных объектов по микрофотографиям серийных
срезов; реконструировать объемные изображения микрорельефа и строить
профилограммы сечений по стереомикрофотографиям; рассчитывать локальные
микроконцентрации элементов по элементно-селективным изображениям и спектрам;
определять параметры кристаллических решеток по электронограммам и др. Кроме того,
встроенные в ТЭМ и РЭМ процессоры позволяют гибко управлять микроскопами,
значительно снижают электроннолучевое повреждение образцов, повышают
достоверность и воспроизводимость результатов анализа микроструктуры, облегчают
труд исследователей. К электронной
микроскопии близко
примыкает туннельная
сканирующая микроскопия.
Мы поставляем электронные микроскопы основных мировых производителей:
- FOCUS GmbH – Германия
- Hitachi – Япония
- Nikon Company - США
- Carl Zeiss GmbH - Германия
|