3.5 Формирование изображений в растровом электронном микроскопе

Пучок электронов, сформированный конденсором, разворачивается в растр при помощи двух групп отклоняющих катушек, встроенных в наконечник объективной линзы. После второго отклонения все пучки проходят через одну и ту же точку на оптической оси. В этой точке конечного кроссовера помещается апертурная диафрагма, которая определяет угловую расходимость пучка , равную

r_D,

где r_ - радиус этой конечной диафрагмы, а D - расстояние от диафрагмы до образца. Развертка электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) системы регистрации происходит синхронно с разверткой луча, значит каждой точке на поверхности образца однозначно соответствует точка на экране. Яркость луча ЭЛТ модулируется сигналом, воспринятым соответствующим детектором в данный момент времени. Таким образом на экране возникает картина поверхности образца, на которой яркие области соответствуют большему выходу соответствующего излучения и наоборот.

В простейшем случае топографического контраста суммарная яркость сигнала складывается из двух составляющих: вторичных электронов и отраженных электронов, которые отразились в направлении детектора (Рис. 10). На изображении грани А будут выглядеть более темными, а грани Б - более светлыми, что полностью соответствует оптическому изображению при освещении со стороны детектора. Кроме того грани, имеющие больший наклон, излучают больше вторичных электронов (Рис.4) и выглядят ярче. Следует помнить, что точка зрения в растровом микроскопе совпадает с точкой последнего кроссовера, которая является осью «качания» растра. Для правильной интерпретации выпуклостей и впадин на поверхности образца необходимо учитывать реальное расположение образца и детектора в камере микроскопа.

При использовании других разновидностей контраста не столь чувствительных к топологии, например рентгеновского, изображение теряет объемность и напоминает мозаику. Для удобства обработки подобных изображений во всех современных микроскопах существует возможность наложения сигналов от разных детекторов.

Увеличение прибора равно отношению размеров области сканирования на экране и на образце. Размеры экрана микроскопа SEM-515, используемого в работе,составляют130x180 мм, следовательно, для достижения увеличения 10000х область сканирования должна составлять 13х18 мкм.

Важным понятием в растровой микроскопии является «элемент изображения», т.е. минимальная область с постоянной яркостью, которую можно отобразить на экране без наложения на соседнюю. Экран прибора SEM-515 позволяет воспроизвести до 2000 строк горизонтальной развертки и до 1000 точек в строке,что даже избыточно по сравнению с разрешением человеческого глаза. Не следует смешивать разрешение экрана прибора с количеством точек оцифровки (пиксел) при вводе изображения в компьютер. Система обработки изображений, подключенная к данному прибору, позволяет оцифровывать 512х512 точек и 256 уровней серой шкалы на точку. Этого вполне достаточно для получения качественных изображений и дальнейшей компьютерной обработки. Для определения масштаба и измерений на экране высвечивается специальная метка. Такая же метка генерируется при вводе изображения в компьютер.