ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Автоэлектронная и автоионная микроскопия из "Металлография железа 1 " Эмиссионный электронный микроскоп занимает особое положение в истории микроскопии первое изображение с помощью электронного пучка было получено в микроскопе этого типа. Изображение было образовано электронами, эмитированными поверхностью объекта и сфокусированными соответствующей электроннооптической системой. [c.19] Эмиссионными микроскопами называются приборы, в которых изображение образуется электронами, ионами или рентгеновскими лучами 3, испускаемыми поверхностью объекта. Имеются два метода для образования изображения. [c.19] Первый из них дает одновременное изображение всего данного участка поверхности, т. е. прямое изображение. Он заключается в фокусировании при помощи электроннооптической системы электронов, испущенных объектом, при котором все электроны, вышедшие из некоторой точки на поверхности объекта, концентрируются в одной точке изображения, т. е. используется тот же принцип, на котором основаны все описанные выше приборы. [c.19] Второй метод подобен развертке, применяемой в телевидении. Узкий пучок электронов (зонд) ударяется о поверхность объекта и сканирует данный участок этой поверхности, что достигается либо перемещением самого объекта, либо падающего пучка. По мере того, как зонд сканирует поверхность объекта, вторичные электроны, ионы или рентгеновские лучи, последовательно испускаемые каждой точкой поверхности, попадают в собирательную линзу, связанную с синхронизированным пучком электроннолучевой трубки. [c.19] Метод сканирования применяется в основном в рентгеновской эмиссионной микроскопии, которая будет рассмотрена ниже. Целью настоящего раздела является описание приборов, позволяющих получить прямое изображение поверхности объекта путем фокусирования электронов, испущенных этой поверхностью. [c.19] Эмиссия с поверхности объекта может быть вызвана бомбардировкой электронами, ионами, атомами, фотонами или нагревом. [c.19] Изображение образуется либо электронами, либо положительными или отрицательными ионами, испущенными поверхностью объекта. Значительные возможности масс-спектрографического микроанализа основаны на использовании ионов, испущенных поверхностью объекта Однако в данном разделе будут рассмотрены только способы формирования изображения электронами, испущенными поверхностью объекта. [c.19] Вследствие низкой начальной скорости поле объективной линзы преломляет даже те электроны, которые выходят из катода под большими углами к оптической оси, и они участвуют в образовании изображения. Напомним, что в просвечивающем микроскопе изображение создают только те электроны, траектории которых отклоняются на небольшой угол от оптической оси, поэтому теоретическая разрешающая способность эмиссионных микроскопов меньше, чем у просвечивающих. На практике разрешающая способность эмиссионных микроскопов оказывается еще ниже. [c.20] Е — напряженность электрического поля у поверхности катода (ускоряющий потенциал). [c.20] Следовательно, разрешение можно улучшить повышением ускоряющего потенциала Е и уменьшением энергии электронов, испускаемых катодом. На практике значение потенциала Е ограничивают, что необходимо для предотвращения электрических разрядов. Средняя энергия е эммитированных электронов зависит от температуры катода — при 1000° С она равна примерно 0,1 эв. [c.20] Дефекты исследуемой поверхности также являются фактором, который ограничивает разрешающую способность эмиссионного микроскопа. Неровности поверхности, которые неизбежно возникают во время нагрева образца (термическое травление), вызывают местное искажение электрического поля. Они действуют как дополнительные линзы, которые ухудшают четкость изображения. В результате этого в эмиссионной электронной микроскопии невозможно разрешить детали размером менее чем 500— 1000 А (50—100 нм). [c.20] После иммерсионного объектива на пути пучка ставят линзы — проекторы, которые дают увеличенное изображение поверхности образца на флуоресцирующем экране или фотографической пластинке. [c.20] В эмиссионном микроскопе можно наблюдать микроструктуру такой металлической поверхности, которая способна испускать электроны, причем эмиссия соседних зерен должна заметно различаться. Второе условие обычно не выполняется. [c.20] Если при данной температуре все зерна испускают соразмерное количество электродов, то применяют хорошо известный способ увеличения контраста между зернами, который заключается в осаждении на исследуемую поверхность из газовой фазы тонкого слоя металла — активатора, понижающего работу выхода поверхности. [c.20] Интенсивность эмиссии электронов активированной металлической поверхностью зависит только от кристаллографической ориентации зерен. Различие в плотности атомов активатора, адсорбированных поверхностями различных кристаллов, увеличивает контраст. Другим фактором, способствующим увеличению контраста, является искажение электрического поля из-за наличия поверхностного рельефа. [c.20] Большая скорость миграции адсорбированных атомов активатора по поверхности образца позволяет непрерывно следить за изменениями в структуре. [c.20] Хорошими активаторами являются щелочные и щелочноземельные металлы. Если в качестве активатора применяется барий, рабочая температура равна 900—1200° С, если применяется цезий, она составляет 500—740° С. Выше 1300° С активаторы не нужны, так как интенсивность термо-ионной эмиссии достаточно высока. [c.20] Другим методом возбуждения эмиссии с поверхности является бомбардировка ионами или электронами. Угол падения бомбардирующих частиц обычно выбирают большим. В настоящее время этот метод широко применяют, и промышленность выпускает различные модели микроскопов. [c.20] При ионной бомбардировке скорость вторичных электронов, которые испускаются поверхностью, приблизительно в десять раз выше, чем скорость тепловых электронов. Следовательно, разрешающая способность должна быть в 10 раз меньше, чем при термоэмиссии. Однако путем изменения размера апертурной диафрагмы, задерживающей те электроны, которые обладают излишне большими скоростями или летят по траектории, которая образует с оптической осью слишком большие углы, можно достигнуть такой же разрешающей способности, как у термоэмиссионных приборов. [c.20] Вернуться к основной статье