25 Детектори електронів у рем

Е лектрони, що покидають зразок, бувають двох типів: 1)Вторинні електрони емітуються мішенню з енергією 3-5 еВ. 2)Відбиті електрони мають широ-кий спектр енергій від нуля до енергії пучка. Для того щоб сформувати зображення у РЕМ, інформа-цію від електронного сигналу необхідно перевести в електричний. Для цього потрібні детектори. Пара-метри детектора: кут φ, під яким детектор приймає сигнал; тілесний кут збору; відсоток електронів, що потрапляють на детектор. Ω =S/r².

Детектори сцинтилятор-фотопомножувач. Еверхарт та Торнлі

1 - зразок; 2 - падаючий пучок електронів; 3 - сцинтилятор; 4 - світловод; 5 - фотоелектронний помножувач (ФЕП); 6 - циліндр Фарадея. Суцільна лінія-відбиті електрони, а штрихована – вторинні

Електрони з великою енергією потрапляють на сцинтилятор(леговане скло, що випромінює фотони внаслідок потрапляння електронів). У сцинтиляторі електрони генерують фотонний сигнал, який по світловоду передається на ФЕП. Утворюється імпульс, на виході підсилений у 10⁵ – 10⁶ разів. Для збільшення ефективності збору відбитих електронів, сцинтилятор покривають плівкою алюмінію на яку подається потенціал +(10 - 12) кВ. Сцинтилятор оточується циліндром Фарадея. Для покращання збору вторинних електронів до циліндра Фарадея прикладається додатний потенціал до +250 В. Для того щоб позбутися вторинних електронів, на циліндр Фарадея подається потенціал -50 В.

Ефективність збору сцинтилятором становить від 1 до 10 %. Особливості таких детекторів: 1)електричний сигнал має низький рівень шуму та велике підсилення; 2)детектуються як відбиті, так і вторинні електрони; 3) ефективність збору відбитих електронів становить від 1 до 10 %; 4)ефективність збору вторинних електронів становить 50 %;

Твердотільні детектори. В икористовується процес утворення у напівпровіднику електрон-діркових пар при потраплянні на нього високоенергетичних електронів. Детектори виготовляють у вигляді кільця, яке розміщується над зразком біля полюсного наконечника об’єктивної лінзи. Поле n-p переходу служить для розділення електрон-діркових пар. Твердотільний детектор чутливий лише до електронів з високою енергією, він реєструє сигнал від відбитих електронів. Розташування та електрична схема твердотільного детектора: 1 - фрагмент полюсного наконечника об’єктивної лінзи; 2 - падаючий пучок електронів; 3 - детектор; 4 - зразок; 5 - електрони, що емітуються зразком; 6 - плівка золота; 7 - n-p перехід; 8 - індикатор струму в зовнішньому колі.

Напівпровідникові детектори дають високе підсилення сигналу, але за рахунок ємності n-p переходу смуга пропускання відносно мала, що ускладнює його використання при швидких розгортках. Для детекторів характерні великі значення кута Ω і, як наслідок цього, висока ефективність збору електронів.

З разок у ролі детектора. Зразок являє собою вузол у який входять (і_вх=і_з) та виходять (і_вих=і_в+і_ве+і_п) електричні струми. Якщо зразок не електропровідний або не заземлений провідник, то у цьому випадку і_вх>і_вих(заряджається). Стікання заряду можна забезпечити заземленням. Баланс струмів: і_вх= і_вих; і_з= і_в+і_ве+і_п..

Щоб використати у ролі сигналу струм електронів, що поглинаються, він повинен пройти на землю через операційний підсилю-вач, який може працювати зі струмами менше 10^-11 А і мати широку смугу пропускання.