Формирование изображения в рэм.

Формирование изображенийй в РЭМ включает в себя 5 стадий:

Сканирование

Построение изображения

Увеличение

Глубина фокуса

Передача изображения в цифровой форме

Сканирование.

Протекает в двух направлениях X иY. Осуществляется при помощи электромагнитных отклоняющих катушек, объединенных в две пары.

Преимущество: отклоняющие катушки находятся внутри линзы, что позволяет перемещать образец под линзой на максимально близкое расстояние.

Построение изображения.

Информация, выходящая из растрового электронного микроскопа, состоит из положений пучка в координатах X-Y и соответствующего набора интенсивностей сигналов от каждого из используемых детекторов. Эту информацию удобно отобразить для визуального наблюдения двояким образом.

1. Сканирование вдоль строки.

Пучок движется вдоль одной линии на образце, в X- или Y-направлении. Этот же самый сигнал развертки с генератора используется в ЭЛТ для горизонтального отклонения.

Сканирование вдоль строки можно использовать для отображения малых изменений сигнала, которые можно легко выявить в режиме Y-модуляции, но которое было бы трудно различать в обычном режиме получения изображения с помощью модуляции интенсивности.

2. Сканирование по площади.

Пучок сканирует по двумерному (X-Y) растру, по аналогичному растру идет сканирование в ЭЛТ. Изображение повторяет точную форму объекта, т.к. синхронные развертки на образце или экране ЭЛТ устанавливают геометрическую связь между любым произвольно выбранным набором точек на образце или экране ЭЛТ. Относительный размер объектов отличается за счет увеличения.

Увеличение.

Увеличение изображения в РЭМ зависит от регулировки масштаба отображения на ЭЛТ. Если информация отрезка l отображается вдоль отрезка L в пространстве ЭЛТ, то линейное увеличение М равно,

M = L/l

1. При исследовании объекта необходимо использовать комбинацию изображений, полученных как при низком, так и при высоком увеличениях, а для достижения надежности описания объекта надо изучить достаточное число участков объекта.

Сканируемая область в зависимости от увеличения.

Увеличение	Область сканирования на образце
10х	1 см2
100х	1 мм2
1000х	100 мкм2
10000х	10 мкм2
100000	1мкм2

2. Если получены сфокусированные изображения на высоком увеличении, то дополнительная настройка при более низких увеличениях не требуется.

Глубина фокуса

Наличие угловой расходимости лучей, приводит к уширению пучка выше и ниже точки оптимальной фокусировки.

Для расчета глубины фокуса необходимо знать, на каком расстоянии на или под оптимальным фокусом проходит уширение пучка, до такой степени, что он перекрывает достаточно большое число элементов изображения и создается заметная фокусировка. При первом приближении для уширения пучка с r­₀ – минимальным радиусом до радиуса размером r необходимое расстояние по вертикали D/2 равно

D/2  r/

 - расходимость пучка (определяется как половина угла раствора конуса).

Если считать, что дефокусировка становится наблюдаемой, когда пучок перекрывает два элемента изображения (размером 0,1 мм на экране монитора), r определяется формулой

r = 0,1 мм / увеличение

Глубина фокуса D равна расстоянию по вертикали от -D/2 до +D/2. Таким образом,

D = 2r /  = 0,2 мм / 2М

Расходимость меняется выбром радиуса R конечной диафрагмы и рабочего расстояния PP.

 = R / PP

Типичные размеры диафрагм в РЭМ (100, 200, 600 мкм в диаметре). Рабочее расстояние 10 мм и увеличивается до 50 мм.

Глубина фокуса (мкм) при рабочем расстоянии 10 мм.

Увеличение	100-мкм диафрагма  = 5*10-3рад	200-мкм диафрагма  = 10-2рад	600-мкм диафрагма  = 3*10-2рад
10х	4000	2000	670
50х	800	400	133
100х	400	200	67
500х	80	40	13
1000х	40	20	6,7
10000х	4	2	0,67
100000х	0,4	0,2	0,067