20. Основные структурные элементы рентгеновских микроанализаторов электронных микроскопов.

Определяющим фактором в анализе с электронным зондом является формирование удовлетворительного электронного пучка в заданной точке. Электроны с энергией 5…50 кэВ, обычно используемые в электронных зондах, полностью поглощаются в слое воздуха толщиной в несколько сантиметров при атмосферном давлении, поэтому на пути пучка от электронной пушки до образца необходимо создавать вакуум порядка 10-4 мм.рт.ст. Схема одного из рентгеновских микроанализаторов: 1 - электронная пушка, 2 - конденсорная линза, 3 - источник света, 4 - отражательный объектив, 5 - окуляр, 6 - объективная электронная линза, 7 - изогнутый кристалл-анализатор, 8 - детектор рентгеновского излучения поверхности образца и контроль траектории перемещения образца под пучком.

Поскольку рентгеновский микроанализатор в современных приборах комбинированного действия часто рассматривается как приставка, в вакуумной колонне могут быть представлены еще и устройства для сканирования электронного луча, для анализа дисперсии по энергиям. Чаще всего рентгеновский микроанализатор является составной частью растровых электронных микроскопов (РЭМ), широко применяемых для фрактографического анализа (изучения поверхностей излома с увеличением до ~500 раз со значительной глубиной поля зрения). Совмещение в этом случае электронно-оптического изображения с возможностью поточечного химического анализа дает уникальные возможности при определении особенностей и причин разрушения материалов.

16. Основные разновидности туннельной растровой микроскопии. Растровый (сканирующий) электронный микроскоп (РЭМ) – прибор класса электронный микроскоп, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким (до 0,4 нанометра) пространственным разрешением, также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом. В РЭМ применяются электронные линзы для фокусировки электронного пучка в пятно очень малых размеров. Можно отрегулировать РЭМ так, чтобы диаметр пятна в нем не превышал 0,2 нм. Это пятно непрерывно обегает некоторый участок образца аналогично лучу, обегающему экран телевизионной трубки. Электрический сигнал, возникающий при бомбардировке объекта электронами пучка, используется для формирования изображения на экране телевизионного кинескопа или электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), развертка которой синхронизирована с системой отклонения электронного пучка. Увеличение в данном случае понимается как отношение размера изображения на экране к размеру области, обегаемой пучком на образце. Это увеличение составляет от 10 до 10 млн. Электроны, идущие от источника, ускоряются и фокусируются в узкий пучок на образце. Этот пучок перемещается по образцу отклоняющими катушками с током. Детекторы, расположенные выше образца, регистрируют рентгеновское излучение, вторичные и отраженные электроны. Электроны, прошедшие сквозь тонкий образец, регистрируются кольцевым детектором или, пройдя через энергетический анализатор, используются для формирования изображения на экране. 1 – источник электронов; 2 – ускоряющая система; 3 – магнитная линза; 4 – отклоняющие катушки; 5 – образец; 6 – детектор отраженных электронов; 7 – кольцевой детектор; 8 – анализатор.

Взаимодействие электронов сфокусированного пучка с атомами образца может приводить не только к их рассеянию, которое используется для получения изображения в ОПЭМ, но и к возбуждению рентгеновского излучения, испусканию видимого света и эмиссии вторичных электронов. Кроме того, поскольку в РЭМ перед образцом имеются только фокусирующие линзы, он позволяет исследовать «толстые» образцы.

РАСТРОВЫЙ ТУННЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП (РТМ) - прибор, основанный на возникновении так называемого туннельного тока между поверхностью проводника и металлическим острием, удаленным от нее на расстояние z около 0,1 нм (при разности потенциалов между ними порядка 1 В).

При перемещении острия вдоль поверхности (сканировании) и поддержании тока постоянным за счет изменения z можно получить рельеф поверхности проводника с точностью до размеров атомов и молекул, т.е. исследовать атомное строение поверхности, структуру отдельных молекул, адсорбцию, поверхностные химические процессы и др.

РТМ работает только при условии, что расстояние от острия до поверхности постоянно, а острие можно перемещать с точностью до атомных размеров. Высокую точность обеспечивают пьезоэлектрические материалы.