книги из ГПНТБ / Хокс П. Электронная оптика и электронная микроскопия

P. W. Hawkes

Electron optics and electron microscopy

Churchill College and the Cavendish

Laboratory, Cambridge

TAYLOR & FRANCIS LTD.

п. хокс

Электронная оптика и электронная микроскопия

ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ

Книга английского ученого П. Хокса посвящена рас­ смотрению основных вопросов, касающихся наиболее важ­ ных областей электронной оптики и электронной микро­ скопии. Основное внимание в ней уделено систематизации и анализу новейших теоретических и экспериментальных данных по электронной оптике, а также подробному описа­ нию параметров и конструктивных особенностей совре­ менной электронномикроскопической аппаратуры. Это, бесспорно, важнейшее и решающее достоинство публи­ куемой книги. Сведения по электронной оптике и электрон ной микроскопии, которые можно найти в ранее изданных книгах и монографиях, изложены здесь предельно сжато, порой конспективно и даже бегло, а некоторые вопросы (эмиссионная микроскопия, интерференционная микро­ скопия и др.) не рассматриваются вовсе.

Вгл. 1 «Пределы применимости светового микроскопа

иэлектронный микроскоп» рассматриваются понятия раз­ решающей способности, предельное разрешение светового микроскопа и потенциальная возможность получения высокого разрешения в электронном микроскопе. Описаны

также принципы действия и конструкции магнитных и электростатических линз, и на примере двух электрон­ ных микроскопов («Эльмископ 101» и «Филипс ЕМ-300») дается общее описание конструкции современных электрон­ ных микроскопов. Далее изложена история развития про­

Гл. 2 «Электронные линзы» посвящена оптике электрон­ ных линз. Здесь приведен вывод уравнений траекторий электронов для электростатического, магнитного и комби­ нированного полей; обсуждаются физический смысл урав-

Г) Предисловие редактора русского издания

ионий траекторий, асимптотические кардинальные элемен­ ты и параксиальные свойства типичных магнитных линз, в том числе свойства конденсора-объектива (анализ на основе глазеровского колоколообразного поля). Очень сжато и четко рассматриваются аберрации электронных линз, ограничивающих разрешение электронного микро­ скопа. Приводится несколько вариантов формы полюсных наконечников реальных линз. Рассматриваются принципы стигматора и расчета магнитной цепи линз. В этой главе приведен ряд практически полезных графиков, иллюстри­ рующих зависимость оптических свойств типичных маг­ нитных линз от их геометрических и электрических пара­ метров.

Рассмотрено также несколько типичных конструкций электростатических линз. Большая часть материала изла­ гается на основе самых последних данных, встречающихся в несистематизированном виде в разрозненных научнотехнических публикациях.

В гл. 3 «Электронный микроскоп» описаны различные свойства и составные части электронного микроскопа. В частности, описаны все узлы и элементы электронного микроскопа, начиная от осветительной системы и кончая фотопластинкой и люминесцентным экраном. Приведены новейшие данные о различных типах катодов и их яркостные характеристики. Описываются линзы электрон­ ного микроскопа, камера объектов и различные приставки для наблюдения объекта при нагревании, охлаждении, растяжении и т. д., взаимодействие электронного пучка с объектом, типичные ходы лучей при различных увеличе­ ниях, системы регистрации изображения и вспомогатель­ ное оборудование. В книге обсуждаются особенности высоковольтных электронных микроскопов и сверхпро­ водящих линз различных типов. Рассматривается работа электронного микроскопа в режимах микродифракции, темнопольного изображения и получения изображения кристаллических решеток. Анализ сопровождается боль­ шим количеством рисунков, облегчающих понимание материала.

В этой главе подробно рассматриваются также основ­ ные понятия теории передачи контраста в электронном микроскопе, в частности передаточные функции амплитуд-

лого и фазового контраста (частотно-контрастные характе­ ристики), широко используемые в последние годы в электронной микроскопии как незаменимое средство для интерпретации изображений, получаемых в электрон­ ном микроскопе при предельных разрешениях. Более лаконично излагаются способы коррекции аберраций электронных линз: использование многополюсных коррек­ торов, высокочастотные линзы, зеркальные системы, линзы с проводящей прозрачной пленкой, использование про­ странственного заряда, зонные пластинки и коррекции изображения с помощью ЭВМ.

В гл. 4, посвященной описанию растрового электронно­ го микроскопа и исследованию поверхностей, рассматри­ ваются принципы работы растрового микроскопа, влияние сферической аберрации на размер зонда и соответственно на разрешение, а также требования к отклоняющей систе­ ме и к детектору вторичных электронов. Приводится кон­ струкция типичного микроскопа высокого разрешения

иобсуждаются различные варианты получения изобра­ жения. Отдельный раздел главы посвящен просвечиваю­ щему растровому микроскопу с автоэлектронной пушкой

ис разрешением 5 А. Приводятся характеристики авто­

электронной пушки, общая схема прибора и принципы формирования изображения. Далее описываются рентге­ новские микроаналнзаторы и микроанализаторы, построен­ ные на базе обычных просвечивающих электронных микро­ скопов. Рассматривается несколько типов линз, форми­

рующих электронный микрозонд, линзы с сильной асим­ метрией магнитного поля, минилинзы и плоские линзы.

В этой главе также описан зеркальный электронный микроскоп и подробно обсуждаются принципы работы и характеристики различных анализаторов энергии, нашедших широкое применение в электроннооптических приборах.

В гл. 5 «Применения» рассматриваются принципы методов препарирования объектов для электронного микроскопа. В ней кратко излагается сущность методики препарирования объектов, предназначенных для исследо­ ваний в просвечивающих и растровых электронных микро­ скопах. Эта небольшая глава может служить отправной точкой для изучения специальной литературы по методи­

8 Предисловие редактора русского издания

кам препарирования различных типов электронномикро­ скопических объектов.

Книгу следует рассматривать как очень удачное и полезное пособие, которое, являясь введением в элек­ тронную оптику и электронную микроскопию, отличается от известных аналогичных пособий тем, что в нем систе­ матизированы новейшие научно-технические достижения, отражающие современный уровень электронной микро­ скопии.

Необходимость в таком пособии обусловлена тем, что большинство исследователей, начинающих свою деятель­ ность в области электронной микроскопии, а также раз­ работчики электронномикроскопической аппаратуры испы­ тывают затруднения из-за отсутствия систематизирован­ ных сведений о состоянии, проблемах и принципах совре­ менной электронной микроскопии.

Что касается книг по электронной микроскопии, имею­ щихся на русском языке (Н. Г. Сушкин «Электронный микроскоп», М.— Л., 1949; В. Косслет «Введение в элек­ тронную оптику», М., 1950; А. А. Лебедев, ред., «Электрон­ ная микроскопия», М., 1954; 3. Лейзеганг «Электронная микроскопия», ИЛ, М., 1960), то они устарели и, кроме того, в настоящее время стали библиографической редкостью.

И . Стоянова

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА

Публикуемая книга, содержащая введение в электрон­ ную оптику и описание различных типов электронных микроскопов, написана достаточно популярно, так что доступна для начинающих, но тем не менее изложение ни в коей мере не сводится к элементарным аспектам ука­ занных вопросов.

Целью книги является описание современных достиже­ ний в области электронной оптики и электронной микро­ скопии. Ряд вопросов, интерес к которым уже ослабевает, в книге опущен, тогда как проблемы, до сих пор не нашед­ шие отражения в других изданиях, рассматриваются более или менее подробно.

Многие исследователи, занимающиеся электронной микроскопией, и некоторые фирмы любезно предоставили рисунки и фотографии для данной книги, за что автор выражает им свою глубокую признательность.