31. Загальна характеристика детекторів.

Електрони, що покидають зразок, бувають двох типів з різко відмінними властивостями. Вторинні електрони емітуються мішенню з енергією, максимум якої припадає на 3-5 еВ. Відбиті електрони мають широкий спектр енергій від нуля до енергії пучка. Для того щоб сформувати зображення у РЕМ, інформацію від електронного сигналу необхідно перевести в електричний сигнал.

Будь-яку детекторну систему характеризують три важливі параметри: 1) кут φ, під яким детектор приймає сигнал; 2) тілесний кут збору: Ω =S/r², де S – площа детектора, r – відстань від точки падіння електронного пучка до детектора; 3) відсоток електронів, що потрапляють на детектор.

Рисунок 2.10 – До пояснення поняття збору електронів

32. Детектор типу сцинтилятор-фотопомножувач.

Рисунок 2.11 – Схема детектора електронів Еверхарта-Торнлі: 1 - зразок; 2 - падаючий пучок електронів; 3 - сцинтилятор; 4 - світловод; 5 - фотоелектронний помножувач (ФЕП); 6 - циліндр Фарадея. Суцільною лінією показані траєкторії відбитих електронів, а штрихованою – вторинних

Електрони з великою енергією потрапляють на сцинтилятор (легована пластмаса або скло) здатний випромінювати фотони внаслідок потрапляння на них електронів. Фотони через світловод потрапляють на ФЕП. Утворюється імпульс, на виході підсилений у 10⁵ – 10⁶ разів.

З метою позбавлення впливу високої напруги на падаючий пучок сцинтилятор оточується циліндром Фарадея. Для покращання збору вторинних електронів прикладається +250 В, яка не впливає на падаючий пучок електронів. Для того щоб позбутися вторинних електронів подається -50 В або знімається висока напруга із сцинтилятора. Електрони з енергією порядку 20 кеВ і більше можуть збуджувати сцинтилятор без прикладення до нього високої напруги

Особливості: 1) електричний сигнал, отриманий за допомогою детекторної системи, має низький рівень шуму та велике підсилення; 2) детектуються як відбиті, так і вторинні електрони; 3) геометрична ефективність збору відбитих електронів становить від 1 до 10 %; 4) ефективність збору вторинних електронів становить 50 %; 5) у детекторі можна позбутися сигналу від вторинних електронів завдяки циліндру Фарадея.

33. Твердотільний детектор.

У твердотільному детекторі використовується процес утворення у напівпровіднику електрон-діркових пар при потраплянні на нього високоенергетичних електронів.

а б

Рисунок 2.12 – Розташування (а) та електрична схема (б) 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

Поле n-p переходу служить для розділення електрон-діркових пар (також можна розділити прикладеною напругою до напівпровідника). Реєструє сигнал від відбитих електронів (бо з високою енергією). Може фіксувати сигнал і від вторинних електронів, якщо вони будуть окремо прискорені. Характерні великі значення кута Ω і, як наслідок цього, висока ефективність збору електронів.