11. Блок-схема рем.

Рисунок 2.2 – Блок-схема растрового мікроскопа

Скл. з електронно-оптичної системи (1), камери об’єкта (2), детекторної системи (3), блока побудови зображення (4), вакуумної системи (5), високовольтного генератора (6), високостабільних блоків живлення лінз (7) та системи керування роботою приладу (8), які конструктивно розміщуються на основі (9).

12. Електронно-оптична та детекторна система.

Електронно-оптична система являє собою колону РЕМ, яка дає можливість сформувати пучок електронів, що характеризується такими параметрами:

• струм пучка i₃ (10^-12 - 10^-16 А);

• діаметр пучка d (5 нм - 1 мкм);

• розходження, або апертура, пучка β₀ (10^-4 - 10^-2 рад).

Рисунок 2.3 – Схема комбінованого приладу РЕММА: 1 - катод; 2 - фокусуючий електрод; 3 - анод; 4 - перша конденсорна лінза; 5 - друга конденсорна лінза; 6 - об'єктивна лінза; 7 - котушка подвійного відхилення; 8 - діафрагма для обмеження розміру пучка; 9 - твердотільний детектор для реєстрації відбитих електронів; 10 - зразок; 11 - детектор Еверхарта-Торнлі для реєстрації відбитих і вторинних електронів; 12 - детектор рентгенівського випромінювання; 13 - детектор катодолюмі-несценції; 14 - потенціометр для реєстрації струму електронів пучка, що поглинаються зразком; 15 - відеопідсилювач; 16 - електронно-променева трубка; 17 - генератор розгорток для керування збільшенням; 18 - до котушки подвійного відхилення.

13. Побудова зображення. Збільшення. Глибина фокуса. Спотворення зображення.

Побудова зображення. Сканування упродовж рядка. Пучок рухається по одній лінії. Створюється однозначна відповідність між послідовністю точок у просторі об’єкта й у просторі зображення (екран трубки). Положення по горизонталі відповідає відстані упродовж лінії на зразку, а відхилення по вертикалі відповідає інтенсивності сигналу. Вик. коли потрібно знати профіль сигналу, наприклад, перед проведенням досліджень топології поверхні з метою отримання зображення.

Рисунок 2.6 – Принцип відображення інформації при скануванні упродовж рядка: 1, 2 - області сканування по зразку і по екрану ЕПТ; 3 - положення пучка на зразку; 4 - рівень максимального сигналу; 5 - положення пучка при скануванні впродовж лінії з модуляцією по осі y; 6 - положення пучка без модуляції по осі y; 7 - рівень нульового сигналу

Сканування по площині. Пучок сканує по зразку за двовимірним растром (x,y). Аналогічно відбувається сканування променя електронів по екрану ЕПТ.

Рисунок 2.7 – Принцип відображення інформації при скануванні по площині: 1, 2 - області сканування по зразку та по екрану ЕПТ

Встановлюється однозначна відповідність між положенням пучка на зразку та точками на екрані трубки.

Збільшення. Для отримання оптимальної якості зображення потрібно мати струми пучка максимальні, а діаметр пучка має бути досить малим порівняно з елементом зображення.

Оскільки довжина розгортки L фіксована й у більшості приладів становить 10 см, то збільшення буде регулюватися за допомогою довжини відрізка сканування l.

Збільшення у РЕМ залежить тільки від струму збудження у відхиляючих котушках. Збільшення не залежить від струму збудження в обмотках об’єктивної лінзи, яким визначається фокусування пучка.

Глибина фокуса. При дослідженні зразка із шорсткою поверхнею окремі ділянки знаходяться на різних робочих відстанях, тому діаметр зонда буде різним залежно від робочої відстані. Зазначене розходження пучка визначається глибиною фокуса (F).

Існує два різних режими роботи для РЕМ:

1 Режим великої глибини фокуса (використовується при вивченні поверхонь із яскраво вираженою топологією). Обирають найменш можливу діафрагму та найбільшу робочу відстань.

2 Режим великої роздільної здатності (використовується при роботі з великими збільшеннями). Мінімальна робоча відстань, а діаметр діафрагми максимально можливий.

Спотворення зображення. Створюються системою сканування. Можна виявити, коли проводити дослідження об’єктів зі сферичною чи квадратною формою. Пов’язане з тим, що відстань між точками вздовж осі x відрізняється від відстані між точками вздовж осі y.

Хоча зображення у РЕМ для ока дослідника виглядає безперервним, насправді ж воно являє собою періодичну сітку. Коли сам зразок має періодичну структуру (наприклад, при дослідженні мікроскопічної сітки), то на зображенні можуть виникати муарові візерунки. Вони являють собою інтерференційну картину від двох решіток із близьким періодом і виникають у тому випадку, коли період сканування наближається до періоду сітки. У цьому випадку на зображенні виникають темні смуги, які не належать зразку.

Пов’язані з оптичною системою. Дисторсія – це одна із аберацій оптичної системи, яка виникає внаслідок різного лінійного збільшення частин зображення. У результаті дисторсії зображення квадрата може мати бочкоподібну або подушкоподібну форму (рис. 2.9).

а б в

Рисунок 2.9 – До пояснення дисторсії: а - зображення без дисторсії; б, в - спотворене зображення

Здебільшого проявляється при роботі з малими збільшеннями. Пов’язана з тим, що у скануючій системі площина, по якій сканує пучок, розміщена під прямим кутом до оптичної осі об’єктивної лінзи. А це означає, що зі збільшенням відстані від оптичної осі відстань між сусідньою парою точок буде змінюватися.