Новая папка / Лекция №01 Введение
.docx
Электронная микроскопия
Лекция 1
Введение
Под электронной микроскопией понимают метод исследования материалов, который позволяет получать информацию об изучаемом объекте на основании увеличенного изображения, создаваемого в результате взаимодействия с ним пучка электронов.
Есть два основных метода электронной микроскопии – сканирующая (растровая) электронная микроскопия (СЭМ или РЭМ) и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Другое весьма распространенное название ПЭМ – трансмиссионная электронная микроскопия (ТЕМ). Каждый из названных методов имеет множество подвидов, позволяющих получать самую разнообразную информацию о структуре, химическом и фазовом составе исследуемого объекта.
Во втором из названных методов (ПЭМ) способ получения изображения кардинально отличается от традиционного, реализуемого в оптическом микроскопе, тогда как в первом (ПЭМ) имеется с ним известное подобие.
В данной лекции будут рассмотрены особенности получения изображения в традиционном микроскопе, поскольку знание о них в той или иной мере совершенно необходимо для понимания процесса образования изображения в просвечивающем электронном микроскопе, когда образец насквозь просвечивается пучком электронов, которые затем с помощью системы линз образуют изображение.
Применение всех оптических приборов, в которых исследуемый объект освещается специальным источником, основано на том, что изменения, которые претерпевает освещающий луч в результате его взаимодействия с объектом исследования, содержат информацию об объекте.
Понятие «оптический прибор» имеет самый широкий смысл. Мы имеем в виду все измерительные устройства, в которых излучение падает на объект исследования, безразлично, идет ли речь об электромагнитном излучении (видимый свет, рентгеновское излучение) или о потоке частиц (электронное, протонное, нейтронное излучение).
В зависимости от типа изменений говорят об
-
абсорбции,
-
преломлении,
-
рассеянии света,
-
дифракции,
-
интерференции и т. п.
Изображение в виде волнового поля после объекта регистрируют тем или иным способом.
В аппаратуре, использующей видимый свет, для создания действительного изображения освещаемого предмета применяют линзы. В этом случае истолкование изображения вследствие простоты геометрических законов его построения не требует привлечения математического аппарата.
Вся информация об объекте, которую можно получить, заключается в изменениях, которые претерпевает освещающий пучок в результате отражения от объекта.
В общем случае невозможно одновременно воспринять всю информацию, используя существующие измерительные средства. Поэтому весьма важно сопоставлять результаты исследований, полученных различными методами.
Характер доминирующего процесса взаимодействия между волновым излучением и исследуемым объектом определяется главным образом соотношением между длиной волны излучения и размером области локальной неоднородности в объекте.
-
Если расстояния, на которых характеристические свойства объекта заметно меняются, велики по сравнению с длиной волны, то преобладают процессы абсорбции и преломления;
-
в противном случае имеют место дифракция и рассеяние.
Электронные лучи с энергией около 100 кВ обладают длиной волны, которая значительно меньше межатомных расстояний в кристалле. В обычных световых микроскопах длина волны источника света составляет величину порядка 500 нм, в просвечивающих электронных микроскопах, работающих при напряжениях 75-125 кВ, длина волны электронов составляет 0,002 ÷ 0,004 нм.
Рис. 1 Первый электронный микроскоп