20. Виды контраста в пэм. Контраст уплотнений

При прохождении через тонкий образец электроны испытывают разнообразное рассеяние, которое приводит к изменению их распределений по энергии и по углам. Внутренний диаметр колонны микроскопа предотвращает попадание на изображение электронов, рассеянных под углами больше ~10^-2 мрад. Если в образце есть более толстые или более плотные области, то электроны на них будут рассеиваться больше, чем на ~10^-2 мрад, оставляя на изображении более темные пятна. Контраст уплотнений наблюдается на любых образцах: и кристаллических, и аморфных. Биологические образцы зачастую намеренно загрязняют тяжелыми металлами, такими как осмий и уран, чтобы увеличить контрастность изображений тех структур, которые оказались загрязненными.

Этот контраст можно еще усилить, поместив апертуру объектива на задней фокальной плоскости линзы объектива, поскольку этим окажется еще сильнее ограничен допустимый разлет электронов. При центрировании апертуры объектива на оптической оси, в отсутствие образца, изображение получается светлым. Такая методика называется методом светлого поля.

21. Виды контраста в пэм. Дифракционный контраст

Дифракция является основным механизмом визуализации в случае кристаллических образцов, особенно при умеренных увеличениях. Этот контраст происходит от разницы амплитуд дифрагировавшего и недифрагировавшего пучков, приводящей к разнице в сформированном теми и другими пучками изображений. Если апертура объектива центрирована на недифрагировавшем пучке, то получается светлое поле. Но помимо контраста уплотнений, каждая область образца, которая с точки зрения сильной дифракции правильно ориентирована относительно направления электронного пучка, на изображении также окажется затемненной. Соответственно, когда апертура объектива центрирована на дифрагировавшем пучке, либо смещением апертуры в сторону от оптической оси, либо наклоном пучка так, чтобы дифрагировавший пучок, с помощью которого и получается изображение, оказался направлен вдоль оптической оси (последнее уменьшает аберрацию изображения), то это называется методом темного поля. С помощью отбора отдельных дифракционных пятен, связанных с соответствующей кристаллической структурой, можно, допустим, определять те кристаллиты, на которых и произошла дифракция. Огромное множество различных микроструктурных особенностей дает сильный дифракционный контраст.

22. Виды контраста в пэм. Контраст контуров изгиба

Чем ближе кристаллическая плоскость к брэгговской ориентации, тем сильнее на ней дифракция и тем темнее она кажется на светлопольном изображении, и тем, соответственно, светлее – на темнопольном. Почти всегда тонкие образцы изогнуты, а это приводит к тому, что некоторые их области оказываются ближе к оси главной зоны, чем другие. Этот факт вызывает чередование на изображении светлых и темных областей, которые называются изгибными контурами. На похожем эффекте основано прямое наблюдение полей деформации на ПЭМ-изображениях.

23. Виды контраста в пэм. Контраст вариаций толщины образца

При прохождении прямого и дифрагировавшего пучков через кристалл они претерпевают дополнительные флуктуации интенсивности, периодичность которых зависит от образца, рабочих брэгговских плоскостей, а также их отклонений от точных брэгговских углов. Именно поэтому клиновидные кристаллы или наклонные границы зерен дают соответствующие изменения в интенсивности, называемые полосы толщины, по которым можно вычислить толщину образца.