Билет 24 Электронная микроскопия. Просвечивающий электронный микроскоп
Важнейшими источниками экспертизы в области технологий и средств анализа и визуализации являются научно-исследовательские и инженерные лаборатории производителей инструментов электронной микроскопии. Электронная микроскопия включает в себя три технологических разновидности: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ, SEM), трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ, TEM) и сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия (СТЭМ, STEM). В технологии СЭМ изображение формируется сигналами, которые генерируются последовательно по мере того, как тонко сфокусированный пучок электронов сканирует поверхность образца. Разрешение СЭМ ограничено из-за рассеяния электронов. Разрешение любого микроскопа, в конечном счете, ограничено дифракцией оптической системы, которая, в свою очередь, зависит от длины волны излучения и характеристик оптических элементов. Наилучшее разрешение, которое может достигаться с применением видимого света с длинами волн от 400 до 750 нанометров, составляет порядка 200 нанометров.
Виды электронных микроскопов:
Трансмиссионная микроскопия - Пучок электронов, пройдя через образец, фокусируется на экране или пластинке.
Просвечивающий электронный микроскоп
Растровый просвечивающий электронный микроскоп
Сканирующая микроскопия -В основе лежит телевизионный принцип развертки тонкого пучка электронов по поверхности образца.
Растровый электронный микроскоп
Отражательный электронный микроскоп
Просвечивающий электронный микроскоп - то устройство, в котором изображение от ультратонкого образца (толщиной порядка 0,1 мкм) формируется в результате взаимодействия пучка электронов с веществом образца с последующим увеличением магнитными линзами (объектив) и регистрацией на флуоресцентномэкране, фотоплёнке или сенсорном приборе с зарядовой связью (ПЗС-матрице). Первый ПЭМ создан немецкими инженерами-электронщиками Максом Кноллем и Эрнстом Руской 9 марта 1931 года. Первый практический просвечивающий (трансмиссионный) электронный микроскоп был построен Альбертом Пребусом и Дж. Хиллиером в университете Торонто (Канада) в 1938 году на основе принципов, открытых ранее Кноллем и Руской. Эрнсту Руске за его открытие в 1986 году присуждена Нобелевская премия по физике
Характеристика: увеличение до ×1 500 000; • разрешение по линиям до 0,14 нм; • разрешение по точкам до 0,23 нм; • ускоряющее напряжение от 80 до 200 Кв; • размер пучка: 20-200нм (TEM режим), 1-15нм (STEM режим); • наклон образца: +/- 30° ; • регистрация изображения: CCD камера высокого разрешения; • программный комплекс для обработки и анализа микроскопических картин высокого разрешения (HRTEM), расшифровки и моделирования электронограмм; • кристаллические базы дифракционных данных для неорганических кристаллов и порошков.
Направления использования: • исследование морфологии неорганических материалов на наноуровне, вплоть до атомного разрешения; • исследование фазового состава неорганических материалов; • определения элементного и химического состава локальных участков образцов с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) и спектроскопии характеристических потерь энергии электронов (EELS);