Черным – основная информация; синим – пояснительная на случай вопроса.

Введение Растровая электронная микроскопия.

В основе работы растрового электронного микроскопа (РЭМ) лежит сканирование поверхности образца сфокусированным электронным лучом (построчное перемещение луча вдоль поверхности образца), поэтому часто его называют сканирующим электронным микроскопом (СЭМ), что ближе к общепринятому английскому названию – scanning electron microscope (SEM).

Наилучшее разрешение РЭМ порядка 5 – 10 нм примерно на порядок хуже, чем у просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), зато РЭМ обладает глубиной резкости 0.6 – 0.8 мм, что примерно на два порядка больше, чем у оптического и других электронных микроскопов.

Пространственное разрешение сканирующего электронного микроскопа зависит от поперечного размера электронного пучка, который, в свою очередь зависит от электронно-оптической системы, фокусирующей пучок. Разрешение также ограничено размером области взаимодействия электронного зонда с образцом. Размер электронного зонда и размер области взаимодействия зонда с образцом намного больше расстояния между атомами мишени. Таким образом, разрешение сканирующего электронного микроскопа не достаточно для отображения атомных плоскостей и даже атомов, в отличие от современных просвечивающих микроскопов. Тем не менее, растровый электронный микроскоп имеет ряд преимуществ перед просвечивающим микроскопом. Это — визуализация сравнительно большой области образца, исследование массивных объектов (а не только тонких пленок), набор аналитических методов, позволяющих измерять состав и свойства изучаемого объекта.

Расстояние d, при смещении на которое объект остается в фокусе, называется глубиной резкости d=δ/tgα (Брандон, стр 132). Чем меньше tgα, при учете, что δ (разрешение)=λ/nSinα, тем больше глубина резкости (не понятно в общем). Все зависит от числовой апертуры: чем меньше апертура, тем больше минимальное разрешающее расстояние; тем меньше разрешение. То есть у растрового апертура меньше, чем у порсвечивающего. У растрового минимальное разрешающее расстояние больше, значит и глубина резкости будет больше.

Разрешающая способность РЭМ определяется: 1 – площадью сечения или диаметром электронного луча (d) в месте его взаимодействия с образцом; 2 – контрастом, создаваемым образцом и детекторной системой; 3 – областью генерации сигнала в образце.

Диаметр пучка в основном зависит от конструктивных особенностей и качества узлов микроскопа и прежде всего электронной оптики. В современных РЭМ достигнуто высокое совершенство компонентов конструкции, что позволило уменьшить диаметр зонда до 5 – 10 нм.

Контраст зависит от нескольких факторов: топографии поверхности, химического состава объекта, поверхностных локальных магнитных и электрических полей, кристаллографической ориентации элементов структуры. Важнейшими из них являются топографический, зависящий от неровностей поверхности образца, а также композиционный, зависящий от химического состава.

Современный РЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат (то есть эквивалентно увеличению сильной ручной линзы) до 1 000 000 крат, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов.

Сегодня возможности растровой электронной микроскопии используются практически во всех областях науки и промышленности, от биологии до наук о материалах. Существует огромное число выпускаемых рядом фирм разнообразных конструкций и типов РЭМ, оснащенных детекторами различных типов.