Література

1. Полякова Н.И. Микроскопы.Л.:1969.

2. Ландеберг Г.С. Оптика.-М.: Физ.-мат. л-ра, 1976. -926с.

3. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов.-М.:Стройиздат, 1988.-304с.

4. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ.-М.:Высш.школа,1981.-335с.

5. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов.-М.:Высш.школа, 1973.-504с.

6. Физический энциклопедический словарь. -М.: Советская энциклопедия, 1983.-928с.

14. Електронна мікроскопія

Електронна мікроскопія - метод досліджень мікроструктури речовини, матеріалів за допомогою електронного мікроскопа, який дозволяє розглядати частинки розміром до 3...5 Å. Електронний мікроскоп - єдиний прилад, який дозволяє безпосередньо спостерігати і вивчати найменші частинки речовини - атоми і молекули. Електронна мікроскопія використовується при дослідженні структури будівельних матеріалів на атомно-молекулярному рівні, у вивченні будови мінералів і гірських порід, гідратації і твердіння мінеральних в'яжучих, будови і змін під дією зовнішніх чинників на полімерні матеріали та ін. Корисне збільшення електронних мікроскопів наближається до 300000 раз.

14.1. Оптична схема та вузли електронного мікроскопа

О

Рис. 14.1. Схеми мікроскопів на просвічування:

а - оптичного, б - електронного, 1 - джерело світла (електронів); 2 - конденсорна лінза; 3 - об'єкт досліджень; 4 - лінза об'єктива; 5 - проміжне зображення; 6 - проекційна лінза; 7 - остаточне зображення

птичні схеми електронного і оптичного мікроскопів аналогічні, лише тільки елементи оптичного мікроскопа замінені в електронному відповідно електричними елементами (рис. 14.1): замість освітлювача - джерело електронів, так звана “електронна гармата”, замість скляних лінз - електронні лінзи (електромагнітні котушки) - конденсорна, об'єктивна і проекційна. Вони використовуються для фокусування електронних пучків. Вузли мікроскопа утворюють колону, в якій системою форвакуумного і дифузійного насосів підтримується вакуум (тиск до 10^-6 мм рт. ст.) (0,1... 0,001) Па і, навіть, до 10^-4 Па для зменшення поглинання електронів повітрям у просторі між джерелом електронів і об'єктом досліджень.

Джерелом електронів в електронному мікроскопі є шпилькоподібний або у вигляді голки катод з вольфраму, який розігрівається до температури порядку 2500°С. Термоемісійні електрони формуються в пучок і прискорюються електронною гарматою. Величина прискорюючої напруги визначає товщину об’єкта, яку можна “просвітити” електронним пучком. В 100 кВ за допомогою електронного мікроскопа вивчають об’єкти товщиною від 10 до кількох тисяч Å. Існують мікроскопи з підвищеною прискорюючою напругою до 200 кВ, які призначені для досліджень більш грубих об’єктів. Надвисоковольтні електронні мікроскопи з прискорюючою напругою 0,50...0,65; 1,0...1,5 і 3 МВ призначені для досліджень об’єктів завтовшки до 1...10 мкм (10⁴...10⁵Å).

Конденсорні лінзи визначають величину освітлення об'єкта в широких межах, здійснюючи фокусування розбіжного електронного пучка, генеруємого гарматою. Вони, як правило, електромагнітні, незалежно від типу мікроскопа.

Об'єктивна лінза формує початково збільшене зображення.

Об'єктив являє собою сильну лінзу із малою фокусною відстанню: 2...3 мм для електромагнітних лінз і 6...7 мм для електростатичних. Пучок електронів проходить через досить тонкий досліджуваний зразок, який розміщується близько від фокальної площини лінзи.

Апертурна діафрагма (рис. 14.2) використовується для відсікання променів, які після проходження об'єкта входять в об'єктив під кутом більшим за апертурний, визначаємий діаметром цієї діафрагми, затримується нею і не приймає участі в утворенні зображення. Використання променів з малими апертурами приводить до відносно великої глибини різкості, тобто до здатності об'єктива створювати чітке зображення різних ділянок просторового об'єкту. Мале значення апертури електронних променів в об'єктивній лінзі приводить до необхідності використання освітлювачів з великою електронною яскравістю і їх достатньо вимогливої юстировки.

Проекційна і проміжна лінзи. Первинне зображення досліджуваного об'єкта ще раз збільшується проекційною лінзою, яка створює остаточне зображення на екрані мікроскопа і фіксуєме на фотоплівці. Для одержання більших і повільно регульованих збільшень між об'єктивною і проекційною лінзами розміщують проміжну лінзу. Об'єкт і підкладка, на якій він знаходиться, або різні ділянки досліджуваного об'єкта розсіюють електрони по-різному. Чим більшу розсіюючу здатність має та або інша ділянка, тим більш темним буде його зображення на екрані, оскільки через апертурну діафрагму пройде менше число електронів. Внаслідок цього на екрані створюється картина об'єкта в цілому. Для одержання чіткого зображення необхідно, щоб предметна площина проміжної лінзи співпадала з площиною зображень об'єктивної лінзи, а площина зображень проміжної лінзи - з предметною площиною проекційної.

Камера спостереження призначена для візуального спостереження остаточного зображення і є з’єднувальною ланкою між проекційною лінзою і фотокамерою. Вона має екран у вигляді алюмінієвої пластинки, на поверхні якої нанесено шар люмінофора.

Фотокамера здійснює реєстрацію електронних зображень на фотопластинках.

Предметний столик призначено для кріплення об'єкта досліджень і його переміщення на 2...3 мм в двох перпендикулярних напрямках.