54. Электронная микроскопия, ее виды и использование для исследования объектов суд экспертизы

Электронная микроскопия позволяет с помощью электронного микроскопа исследовать микроструктуру тел при увеличениях до многих сотен тысяч раз (вплоть до атомно-молекулярного уровня), изучить их локальный состав и локализованные на поверхностях или в микрообъёмах тел электрические и магнитные поля (микрополя).

Электронная микроскопия принципиально отличается от световой как устройством электронного микроскопа, так и его возможностями. В электронном микроскопе вместо световых лучей для построения изображения используется поток электронов в глубоком вакууме. В качестве линз, фокусирующих электроны, служит магнитное поле, создаваемое электромагнитными катушками. Изображение в электронном микроскопе наблюдают на флюоресцирующем экране и фотографируют. В качестве объектов используют ультратонкие срезы микроорганизмов или тканей толщиной 20- 50 нм, что значительно меньше толщины вирусных частиц. Высокая разрешающая способность современных электронных микроскопов позволяет получить полезное увеличение в миллионы раз. С помощью электронного микроскопа изучают ультратонкое строение микроорганизмов и тканей, а также проводят иммунную электронную микроскопию.

Виды

Просвечивающая электронная микроскопия

Метод просвечивающей электронной микроскопии позволяет изучать внутреннюю микро- и нано-структуру исследуемых материалов, в частности:

определять тип и параметры кристаллической решетки матрицы и фаз путем анализа дифракционных картин; полученных с площади образца от десятков микрометров до нескольких нанометров;

определять ориентационные соотношения между фазой и матрицей;

изучать строение границ зерен;

определять кристаллографическую ориентацию отдельных зерен, субзерен;

определять углы разориентировки между зернами, субзернами;

определять плоскости залегания дефектов кристаллического строения;

изучать тип, плотность и распределение дислокаций;

изучать процессы структурных и фазовых превращений в материалах в диапазоне температур от -190^оС до 1000^оС;

изучать влияние на структуру конструкционных материалов технологических факторов (прокатки, ковки, шлифовки, сварки и т.д.);

определять локальный химический состав материалов, строить карты распределения химических элементов на интересующих участках;

производить количественный анализ объемной плотности исследуемых объектов микроструктуры (дефектов кристаллической решетки, пор, наноразмерных включений и т.п.).

Для исследований методом ПЭМ обычно используют образцы толщиной менее 500 нм (чаще менее 100–200 нм). Чем больше толщина образца, тем больше должно быть ускоряющее напряжение пучка электронов. Разрешение ПЭМ составляет десятки нанометров, однако существуют модификации метода ПЭМ, для которых разрешение может достигать 0,2 нм, а при применении специальных корректоров сферической абберации даже 0,05 нм. Эти разновидности часто рассматривают как самостоятельный метод исследования — просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения

Растровая электронная микроскопия

 

  

Растровый электронный микроскоп основан на использовании предварительно сформированного тонкого электронного луча (зонда), положением которого управляют с помощью электромагнитных полей. Это управление (сканирование) во многом аналогично процессу развертки в телевизионных кинескопах. Электронный зонд последовательно проходит по поверхности исследуемого образца.

Растровая электронная микроскопия ( микрорентгеноспектральный анализ) применяется для прямого микроскопического исследования поверхности образца. Особенно целесообразно применение этого метода для изучения изображений изломов или коррозии поверхностей. [1]

Растровая электронная микроскопия значительно уступает просвечивающей в получении кристаллографических характеристик, но имеет целый ряд преимуществ перед всеми другими способами микроскопического анализа. [2]

Растровая электронная микроскопия ( РЭМ) предназначена для исследования рельефа поверхности образцов. Принцип РЭМ основан на сканировании поверхности образца электронным пучком с одновременной регистрацией вторичных электронов, вылетающих с исследуемой поверхности. При бзлыпих ускоряющих напряжениях может происходить плавление микроструктуры образца из-за большого разогрева поверхности. [3]

Растровая электронная микроскопия ( РЭМ) позволяет ясно различать открыто - и закрытопористые структуры, что недоступно оптической микроскопии: несколько ( до пяти) изолированных микроячеек, с ясно различимыми перегородками между ними и тройные ячейки без перегородок. 

Растровая электронная микроскопия осуществляется на растровых ( или сканирующих) электронных микроскопах. В этих приборах поверхность образца обследуется очень узким пучком электронов ( зондом), который последовательно строчками пробегает по изучаемой поверхности.