28 Конструкція пем. Хід променів у колоні мікроскопа із 3-х ступеневим збільшенням Конструкція пем

Будова електронного мікроскопа достатньо складна, що обумовлено необхідністю розв’язання ряду технічних задач. 1) для отримання пучка вільних електронів, прискорених напругою 100 - 125 кВ, потрібно мати стабільний генератор високої напруги. 2) у зв’язку з тим, що роль лінз виконують неоднорідні магнітні поля із поворотною симетрією, необхідно виготовляти електромагнітні лінзи та стабільні джерела живлення для них. 3) для забезпечення достатньої довжини вільного пробігу електронів та надійної роботи гармати, колона повинна знаходитися в умовах високого вакууму.

Розглянемо блок-схему ПЕМ. На масивній станині (1), яка потрібна для зменшення впливу зовнішніх вібрацій, монтуються колона (2) та вакуумна система (3). Джерело високої напруги (4) розміщується в баці, що заповнений маслом. Використання масла як діелектрика дає можливість збільшити коефіцієнт діелектричної проникності та унеможливити пробої високої напруги. Лінзи живляться від високостабільних джерел постійного струму (5). Високий вакуум у колоні створюють за допомогою вакуумної системи. Як правило, система має два високовакуумні насоси. Для створення попереднього вакууму у мікроскопах інколи застосовують два форвакуумні насоси.

К олона ПЕМ складається з освітлювальної системи, системи формування зображення та камери спостереження. Коротко розглянемо влаштування вузлів колони.

Хід променів у колоні мікроскопа із триступеневим збільшенням. Для проміжної лінзи предметною площиною є площина зображення об’єктивної лінзи, а для проективної лінзи предметною площиною виступає площина зображення проміжної лінзи. Використання трилінзових колон дає можливість досягти збільшення до 10⁵-10⁶ крат.

1 - електронна гармата; 2 - конденсорний блок; 3 - освітлювальна діафрагма; 4 - зразок у предметній площині об’єктивної лінзи; 5 - об’єктивна лінза; 6 - апертурна діафрагма, задня фокальна площина об’єктивної лінзи; 7 - площина першого проміжного зображення, предметна площина для проміжної лінзи (проміжна діафрагма); 8 - проміжна лінза; 9 - фокальна площина проміжної лінзи; 10 - площина другого проміжного зображення, проекційна діафрагма; 11 - проекційна лінза; 12 - фокальна площина проектива; 13 - кінцеве зображення

Об’єктивна лінза формує перше проміжне зображення, збільшене приблизно у 200 крат. Кінцеве зображення на екрані мікроскопа або на фотопластинці формується сильною проективною лінзою. Між цими лінзами розташована слабка проміжна (збільшення ~ 10) лінза, яка дозволяє регулювати величину загального збільшення приладу. Освітлювальна система складається з електронно-променевої гармати та конденсорного блоку.

29 Практичні режими роботи пем: дифракційний, мікродифракційний, світлопольний, темнопольний Режими роботи пем

ПЕМ може працювати у режимах дифракції, мікродифракції, світлопольного зображення, темнопольного зображення і т.д

Режим дифракції. На екрані електронного мікроскопа спостерігається дифракційна картина від кристалічного об’єкта. Конденсорні лінзи ввік-нені, освітлювальна діафрагма введена, апертурна діафрагма і полюсний наконечник проективної лінзи вилучені, лінзи, що забезпечують збільшення, вимкнені. На екрані спостерігається від 3 до 6 дифракційних кілець (неповна інформація) Позбу-тися цього недоліку можна завдяки використанню так званих дифракційних приставок Дифракційна приставка дає можливість розмістити зразок нижче проективної лінзи, здійснювати нахил зразка сто-совно до падаючого пучка, проводити дослідження в інтервалі температур зразка від -150 до 800⁰С.

М ікродифракція. При роботі у режимі мікродин-ракції є можливість отримувати дифракційну карти-ну від вибраної, незначної за розміром ділянки зразка. Це важливо при дослідженні кристалічної решітки та багатофазних зразків. Хід променя у колоні мікроскопа із трилінзовою системою збіль-шення. Апертурна діафрагма при цьому повинна бути вилучена. Проміжна лінза працює у режимі нульових збільшень. Основними джерелами спо-творрень при дифракції від вибраної ділянки є сферична аберація об’єктивної лінзи та непра-вильне фокусування об’єктива. Селекторна діафрагма дає можливість вибрати ділянку для дослідження з мінімальними розмірами.

1 - освітлювальна система; 2 - зразок; 3 - об’єктивна лінза; 4 - задня фокальна площина об’єк-тивної лінзи; 5 - площина першого проміжного зображення, предмет-на площина проміжної лінзи (селекторна діафрагма); 6 – про-міжна лінза; 7 - площини другого проміжного зображення, предмет-на площина проективної лінзи; 8 - проективна лінза; 9 – фокальна площина проективної лінзи; 10 – екран

Метод світлопольного зображення. Даний метод являє собою звичайний режим роботи ПЕМ, коли спостерігається на екрані мікроскопа зображення об’єкта. При роботі у цьому режимі зображення формується завдяки пучку електронів, що пройшов через зразок коли апертурна діафрагма відтинає дифраговані пучки. У мікроскопі задіюються всі лінзи колони, введені освітлювальна та апертурні діафрагми.

Порядок роботи: ввести полюсний наконечник проективної лінзи; увімкнути проекційну та проміжну лінзи; включити режим мікродифракції; сфокусувати пучок другим конденсором; потенціометром МК отримати мікродифракційну картину; ввести апертурну діафрагму; відключити режим мікродифракції, у результаті на екрані з’явиться зображення.

Метод темнопольного зображення. Метод формування зображення дифрагованим пучком отримав назву темнопольного. Найпростіше отримати темнопольне зображення, поставивши апертурну діафрагму на шляху пучка. Але оскільки дифракційний пучок нахилений до осі лінзи, її сферична аберація буде істотно обмежувати роздільну здатність. Таким чином, при використанні зміщеної діафрагми зображення має погану роздільну здатність. Тому використовують нахил освітлювальної системи (електромагнітні системи відхилення пучка)

Світлопольне (а) та темнопольне (б, в): 1 - освітлювальна система; 2 - зразок; 3 – пучок, що пройшов через зразок; 4 - дифрагований пучок; 5 – апертурна діафрагма