Электронный микроскоп, оптика

Электронная регистрация 119, 121 Электронный микроскоп, оптика 287—289 [c.424]

Расчет электронного микроскопа по правилам геометрической оптики является вполне естественным, ибо, как мы видели, длина [c.359]

Заслуживает внимания еще один аспект оптико-механической аналогии. В заданной области пространства могут распространяться световые колебания различных частот. Может случиться так, что коэффициент преломления п зависит от частоты. Это явление называется дисперсией . При наличии дисперсии первоначальный волновой фронт оптических приборах это явление называется хроматической аберрацией . Явлению дисперсии в оптике тоже может быть предложена соответствующая механическая аналогия. Механические траектории, начинающиеся перпендикулярно базисной поверхности S = О, могут несколько различаться по своей полной энергии Е. Это происходит, например, в электронном микроскопе, где тепловое движение электронов вызывает небольшой разброс значений их полной начальной энергии Е. Это приводит к дисперсии и к небольшой хроматической аберрации в картине, получаемой с помощью электронного микроскопа. [c.312]

Штрих означает производную . Здесь Р ж Q — заданные функции Z. Это дифференциальное уравнение второго порядка — фундаментальное в электронной оптике им в основном и определяется образование изображения в электронном микроскопе ). Чтобы исследовать аберрации, нужно привлечь приближения высших порядков ). [c.113]

Электронный микроскоп. В электронном микроскопе лучи света заменены потоком электронов, поэтому разрешающая сила его и предельное увеличение ограничиваются не длиной волны, а аберрациями геометрической оптики. Предельные увеличения электронного микроскопа могут достигать сотен тысяч крат. Другими преимуществами электронного микроскопа являются большая глубина резкости (вследствие малых угловых апертур), позволяющая получать стереоснимки и исследовать рельеф поверхности, а также возможность исследовать процессы при повышенных температурах. На фиг. 17 изображён электронный микроскоп с увеличением до 25 000 крат. [c.148]

Поскольку разрешающая способность электронного микроскопа зависит не только от аберраций объективной линзы, но и от длины волны электронов к, корректное определение этого параметра возможно только на основе законов волновой оптики. Методом фурье-преобразова-ний наблюдаемый в микроскопе объект представляют набором структурных составляющих с разл. пространственными частотами R, воздействующими на амплитуду и фазу проходящих сквозь него волн. Обычно амплитудная компонента реальных объектов мала. Поэтому ниже рассмотрим только фазовые объекты. Волны, дифрагирующие на структурных фурье-компонентах, отклоняются на разл. углы и поэтому проходят через разл. зоны объектива, в к-рых происходит сдвиг фаз, зависящий от радиуса зоны. Изображённые на рис. 1 лучи совпадают с направлением волновых векторов дифрагированных волн (сами волны—не показаны), причём 0 = й .—углы дифракции этих волн. В отсутствие аберраций линза преобразует [c.547]

Малая длина волны электронов означает, что теоретический предел разрешения электронного микроскопа очень высок. Однако практически он не реализуется из-за дефектов электронной оптики — хроматической и сферической аберрации и астигматизма линз. [c.49]

В качестве введения в обширную сферу приложений оптической фильтрации и обработки изображений изложены основные идеи в области амплитудной, фазовой и голографической фильтрации, иллюстрированные примерами из оптической и электронной микроскопии и быстро развивающейся области распознавания образов. Также кратко описана обработка на основе корреляции спектров мощности и геометрической оптики. [c.7]

Проводимые Габором исследования имели целью увеличение разрешающей способности электронного микроскопа. Предел разрешения электронных микроскопов того времени был около 0,5 нм. Эта величина определялась не теоретическим пределом, обусловленным дифракцией электронов, а несовершенством электронной оптики. [c.18]

Таким образом, в новом методе уже не нужно исправлять сферическую аберрацию электронных линз. Размер отверстия может быть намного больше величины предельно допустимой в обычной электронной микроскопии. Для достижения некоторого определенного разрешения необходимо только воспроизвести аберрации с той же самой точностью, с которой они должны быть исправлены. Таким образом, трудности переносятся из области электронной оптики в область световой, где могут быть изготовлены преломляющие поверхности любой формы без ограничений, накладываемых в электронной оптике теорией электромагнитного поля. От электроннооптической части схемы мы требуем лишь определенной умеренной стабильности в работе, достаточной для того, чтобы избежать слишком частой юстировки оптической системы. [c.222]

В теории электронной оптики широко используются принципы геометрической световой оптики, однако нельзя забывать о важных практических различиях электронного и светового микроскопов. Во-первых, оптические линзы могут быть гораздо совершеннее электронных угол фокусировки электронных линз во много раз меньше, чем у оптических. Во-вторых, электроны сильно погло-ш аются и рассеиваются веш,еством и когерентно отражаются поверхностью только при малых углах падения. Таким образом, в электронном микроскопе нельзя получить пучка электронов, падающих строго вертикально, и на просвет могут быть исследованы только очень тонкие объекты. И, наконец, взаимодействие [c.376]

Весьма удачно и интересно написана I часть книги. Здесь изложены некоторые основания волновой и геометрической оптики в общем виде, применимые к волнам любой длины и излучению любой природы. Вместе с тем этот материал содержит приближения и частные вопросы, существенные для многоволновой динамической теории рассеяния быстрых электронов в идеальных кристаллах, для физических основ электронной микроскопии и изучения нарушений идеальной атомной структуры кристаллов. В краткой форме представлены многие положения и результаты, которые подробно изложены в известной книге Борна и Вольфа [1]. Особого упоминания заслуживают дифракция Френеля и фурье-изображение, фурье-преобразование, геометрическая схема формирования изображения, малоугловое приближение и фазовый контраст . [c.5]

Эта книга возникла из записей, которые я сделал в течение последних 10 лет для лекций по физической оптике, физике дифракции и электронной микроскопии, предназначенных студентам старших курсов и аспирантам. Она отражает мой особый интерес к дифракции электронов и дифракции от разупорядоченных и несовершенных кристаллов в ней используется подход, особенно удобный для рассмотрения именно этих вопросов. Такой метод использует фурье-преобразование с самого начала, а не как обобщение методов рядов Фурье, он не только более удовлетворителен по лежащим в его основе концепциям и теориям, но и позволяет с единых позиций рассматривать все различные разделы физики дифракции, будь то дифракция электронов, рентгеновских лучей или нейтронов. [c.9]

При построении обобщенной трактовки дифракции рентгеновских лучей, нейтронов и электронов, включая электронную микроскопию и другие методы получения изображений, основанные на явлении дифракции, мы сталкиваемся с задачей объединить многочисленные теории, созданные для более удобного решения частных задач. Часто оказывается, что подход, популярный среди экспериментаторов, совсем не является упрощенным вариантом более строгих методов, используемых теоретиками. Его основа может быть совсем другой, более привлекательной умозрительно, хотя и в меньшей степени поддающейся математической трактовке, или более наглядной, как, например, приближение геометрической оптики в теории изображения. [c.12]

Изложенные методы и их наиболее широко известные применения детально описаны в большинстве учебников по оптике и потому здесь не приводятся. Типичные полосы Френеля, получающиеся при дифракции от прямого края, хорошо известны как для световой, так и для электронной оптики и применяются для дополнительной фокусировки в электронной микроскопии. [c.29]

Это простое описание не часто отвечает экспериментальным условиям. Если изменение фазы не является малым, как это имеет место во многих важных случаях в оптике и электронной микроскопии, теория усложняется. Кроме того, невозможно изменить фазу дельта-функции только центрального пучка. Фазовая пластинка обладает конечными размерами и, таким образом, изменяет фазу лишь части дифракционной картины. Далее, мы исходили из предположения плоской падающей волны. Для обычных условий электронной микроскопии такое приближение правдоподобно. Иначе обстоит дело в оптической микроскопии, поскольку для плоской волны интенсивность изображения недостаточна. Вместо этого вблизи задней фокальной плоскости используется полый конус освещения с кольцевой фазовой пластинкой. [c.75]

Оптика электронного микроскопа [c.287]

Электронная и ионная оптика базируется на аналогии между световой геометрической оптикой и движением заряженных частиц в электромагнитных полях. Впечатляющее развитие электронной микроскопии со всей ясностью демонстрирует возможность формирования изображения заряженными частицами, длина волны которых гораздо меньше, чем у видимого света. [c.7]

Так как невозможно скомпенсировать сферическую аберрацию и, роме того, она не зависит от положения точки объекта в плоскости объектов (это утверждение справедливо, даже если точечный объект расположен на оси), то сферическая аберрация является наиболее важной из всех геометрических аберраций. Она является одним из основных факторов, ограничивающих разрешение электронных микроскопов, так же как и размер электронного и ионного зондов. Естественно, что ее уменьшение являлось одной из наиболее важных задач электронной и ионной оптики с самых ранних дней ее существования. [c.280]

Желание иметь электронные и ионные оптические системы с наперед заданными свойствами и столь малыми аберрациями, насколько это возможно, так же старо, как и сама электронная и ионная оптика. Как мы видели в предыдущих главах, аберрации являются фундаментальными ограничениями при создании любой лучевой оптики. Уменьшение аберраций особенно актуально для ионных пучков. Их необходимо фокусировать электростатическими линзами, которые должны обеспечивать независимость отклонения частиц от их отношения заряда к массе. Как мы знаем, аберрации стандартных электростатических линз намного выше, чем у магнитных линз. Следовательно, разрешающая способность ионных зондов всегда ограничивается аберрациями. Кроме того, уменьшение аберраций магнитных линз также желательно для улучшения работы электронных микроскопов, электронных зондовых приборов и т. п. [c.507]

В послевоенные годы были разработаны теоретические основы электронной оптики и создан ряд приборов, основанных на фокусировании электронных лучей электрическим или магнитным полем. Здесь прежде всего следует назвать электронно-лучевые трубки, применяемые в катодной осциллографии, различные телевизионные электронно-лучевые приборы, электронные микроскопы, даюш ие увеличение в сотни тысяч раз, электронные преобразователи изображений, преобразуюш,ие невидимые изображения (полученные в инфракрасном свете) в видимые, и т. п. [c.246]

Ход лучей может быть описан также с помощью нек-рых вариац. методов (см. Наименьшего действия принцип), В этом обнаруживается аналогия между поведением полей и частиц, стимулировавшая в своё время развитие квантовой (волновой) механики.. Лучи в неоднородных средах ведут себя как траектории частиц в соответствующих силовых полях отсюда проистекает, в частности, сходство принципов действия оптических и электронных микроскопов, а также, в более широком смысле, сходство обычной оптики с электронной или оптикой любых др. частиц. [c.321]

ЭЛЕКТРОННОЕ ЗЕРКАЛО — электрич. или магн. система, отражающая пучки электронов и предназначенная либо для получения с помощью таких пучков электронно-оптич. изображений, либо для изменения направления движения электронов. В своей значит, части Э. з.—системы, симметричные относительно нек-рой оси (см. Электронная и ионная оптика). Электростатические осесимме-тричныеЭ. 3. (рис. 1) используют для создания правильных электронно-оптич. изображений объектов. Если последний электрод такого Э. з. сплошной и электроны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное изображение микрорельефа этой поверхности. В зеркальном электронном микроскопе используется именно это свойство Э. з. Цилиндрические Э. з. с двухмерным>> (не зависящим от координаты х) электрич. (рис, 2) или магн. полем применяют для изменения направления электронных пучков, причём для электронов, движущихся в ср. плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, аналогично [c.558]

Но в электронной микроскопии имеется еще одна уникальная и плодотворная возможность —мпкроди-фракция, т. е. дифракция от очень малого участка образца. В современных приборах размеры этого участка доходят до десятков нанометров. Работа в режиме мякродифракции обеспечивается специальными операциями с электронной оптикой, а результаты незаменимы при анализе некоторых тонких особенностей структуры. [c.101]

Развитие современной техники и технологии немыслимо без самого широкого нспользованпя неразрушающих испытаний. В неразрушающих испытаниях пользуются физическими методами, которые не наносят материалу дополнительных повреждений. Таких методов существует очень много, но самьтй старый из ннх, один из лучп их и простейших — это визуальный, метод. Им пользуются в обувном магазине, когда рассматривают пару ботинок перед покупкой, и если освещение достаточно, то можно успешно обнаружить поверхностные дефекты. Этот метод незаменим для авиатехников — при подготовке самолета они должны тщательно осматривать шасси, поскольку острые камешки, вылетающпе из-под колес, могут повредить поверхность стоек. Последствия развития коррозионных трещин в условиях сильной влажности, больших перепадов температур и ударных нагрузок нетрудно себе представить. Если же необходимо обследовать недоступные для непосредственного наблюдения те или иные области изучаемого тела, 10 в наше время широко попользуется электронная микроскопия и волоконная оптика. [c.199]

После рассмотрения различных методов измерения шероховатости сверхгладких поверхностей возникает вопрос о том, какой же метод следует предпочесть для оценки качества поверхности рентгеновских зеркал. Каждый из рассмотренных методов и приборов имеет свои недостатки и достоинства. Совокупность таких требований, как предельная чувствительность, простота реализации, возможность неразрушающего контроля, минимизация времени измерения и т. п., оказывается противоречивой. Понятно, что самую полную информацию о поверхности рентгеновского зеркала дает метод измерения индикатрисы рассеяния той энергии, где предполагается использование зеркала. Однако отсутствие выпускаемых промышленностью приборов такого типа и их достаточно высокая сложность практически исключают возможность использования их как средства контроля технологии изготовления зеркальной рентгеновской оптики. Проведенный обзор и анализ методов показывает, что в качестве приборов для контроля готовых образцов рентгеновских зеркал можно рекомендовать щуповой профилометр, прибор для измерения TIS и метод реплик в просвечивающей электронной микроскопии. Вторая группа приборов, имеющих самостоятельное значение, — приборы для контроля качества рентгеновской оптики в процессе ее изготовления. Наиболее удобен для этой цели дифференциальный интерференционный микроскоп Номарского при условии его достаточной калибровки (в некоторых случаях можно использовать щуповой профилометр). [c.244]

История появления голограммного метода в общих чертах сводится к следующему работая над усовершенствованием электронного микроскопа, английский физик Деннис Гн-бор столкнулся с необходимостью улучшить качество изобря-жеитя, которое сильно искажалось так называемой сфо[)ичс-ской аберрацией электронных линз. На первый взгляд эта трудность не кажется значительной известно, что сферическая аберрация обычных линз исправляется достаточно просто. Однако в электронной оптике действуют несколько иные законы, и сферическую аберрацию в этом случае невозможно исправить 1П0 принципиальным соображениям. На этот счет была даже доказана соответствующая теорема. [c.48]

Новый, голографический принцип может быть применен во всех случаях, когда имеется достаточно интенсивный источник когерентного монохроматического излучения, позволяющий получить расходящуюся дифракционную картину при относительно сильном когерентном фоне. В то время как его применение в электронной микроскопии, по-видимому, позволит достичь разрешения, не доступного для обычных электронных микроскопов, вероятно, все же более заманчивы перспективы применения нового метода в области световой оптики, где открывается возможность регистрации на одной фотографии информации о трехмерных объектах. В процессе восстановления можно сфокусировать последовательно одну плоскость за другой так, как будто сам предмет расположен в исходном положении, хотя искажения, обусловленные влиянием различных частей предмета, не лежащих в резко фокусируемой плоскости, при когерентном освещении больще, чем при некогерентном. Вполне возможно, что в световой оптике, где допустимо расщепление пучков, будут найдены такие методы использования когерентного фона, которые позволят улучшить разделение предмета по глубине, а также подавить влияние сопряженной волны более эффективно, нежели это было сделано в исследованных здесь простейших схемах. [c.269]

Интерес к голографии не исчерпывается только тем, что она дала возможность ввести в оптику третье измерение. Голография вторглась почти во все традиционные области прикладной оптики, заставив пересмотреть сложившиеся ранее границы между ними. Голографический приицип позволил по-новому осмыслить некоторые области ИК-техники, СВЧ-техники, акустики, рентгеновской и электронной микроскопии, короче говоря, все те направления, где играет роль интерференция волн. [c.302]

Вот как писал Габор о своем состоянии в те годы В то время я очень интересовался электронным микроскопом. Это был удивительный прибор, который давал разрешение в сто раз лучше, чем оптический микроскоп и тем не менее не оправдывал надежд на разрешение атомов кристаллической решетки. Длина волны быстрых электронов (около 0,05) Абыла для этого достаточной, но электронная оптика оказалась довольно несовершенной. Наилучшая электронная линза, которая могла быть изготовлена, по оптическим характеристикам была сравнима с дождевой каплей, а не с объектом оптического микроскопа и никогда не могла быть усовершенствована. Теоретический предел электронного микроскопа оценивался в то время в 4 Л, что было в два раза хуже величины, требуемой для разрешения атомов кристаллической решетки. На практике же достижимый предел не превышал 12 А. Эти пределы вытекали из необходимости ограничивать угловую апертуру электронной линзы до нескольних миллирадиан. При такой апертуре сферические аберрации равнялись дифракционному пределу разрешения. Увеличение апертуры вдвое приводило к уменьшению дифракционного предела в два раза, но при этом сферические аберрации возрастали в восемь раз. Регистрируемое в этих условиях изображение получалось безнадежно размытым. После длительного размышления над этой проблемой я в один из прекрасных весенних дней 1947 г. неожиданно нашел ее решение . Оно появилось из-за необходимости исправления сферической аберрации электронных линз. [c.42]

Скептики обычно всегда спрашивают А откуда вы все это знаете, если вы это не можете видеть Самое главное — это четко определить понятия, которыми вы пользуетесь, без чего любой спор становится бесплодным. Конечно, ни простые, ни электронные микроскопы, обладающие значительно большей разрешающей способностью, не могут помочь нам увидеть атомы. Первыми, весьма слабо видимыми следами атомов ,были, очевидно, вспышки флуоресценции , увиденные в микроскоп на экране, 1Юкрытом сернистым цинком, бомбардируемом -частицами. Другое, несколько менее впечатляющее зрелище представляет собой воздействие излучения на вертушку трубки Крукса это явление можно наблюдать в витринах некоторых оптиков. [c.66]

Планк является творцом квантовой теории, Ган и Штрассман, а затем эмигрировавшие из Германии Фриш и Мейтнер открыли деление урана с попутным выделением огромного количества энергии, что послужило толчком к разработке всей урановой проблемы. Гейзенберг — теоретик с мировым именем, вместе с Герлахом и Дибнером он возглавлял в Германии всю работу по использованию энергии урана. Боте и Ляуе также имеют мировую известность. Герц в 1931 г. впервые добился полного разделения изотопов (неона), Арденне— крупнейший специалист в области электронной оптики, сконструировавший электронный микроскоп, непревзойденный по своей силе ни в Европе, ни в Америке. [c.375]

Получение изображения объекта расчетным путем на основании дифракционных данных можно истолковать следующим образом. Образование изображения в оптике (например, в оптическом или электронном микроскопе) можно разделить на два этапа. Первый состоит в рассеянии падающих волн объектом, т. е. этот этап точно такой же, как и при рассеянии рентгеновых лучей — разложение Фурье. На втором этапе, в котором рассеянные пучки с помощью линз сводятся в изображение объекта, происходит синтез Фурье. Поскольку линз для рентгеновых лучей не существует, второй этап — образование изображения — осуществляется уже с помощью вычислений. Поэтому с полным основанием можно сказать, что синтез Фурье по экспериментальным данным есть не что иное, как математический рентгеновский микроскоп , дающий увеличенное приблизительно в 100 млн. раз изображение атомной структуры. [c.24]

Суш,ественное преимущество оптики электронного микроскопа — возможность сочетать дифракцию с получением изображения при использовании метода микродифракции, о связано с возможностью легко и быстро менять фокусные расстояния электромагнитных линз. Фиг. 13.1, а показывает ход лучей в типичной увеличивающей системе стремя линзами объективной, промежуточной и проекционной, каждая из которых последовательно обеспечива- [c.288]

Электронная и ионная оптика представляет собой одно из направлений физической электроники и заиимается проблемами формирования потоков заряженных частиц, управления ими, а также вопросами их применения. В самом названии отражен тот факт, что движение заряженных частиц в электромагнитных полях во многом подобно поведению световых лучей в не-однородных оптических средах. Электронная и ионная оптика — это обширнейшая область знаний с относительно короткой историей. Хотя аналогия между классической механикой и геометрической оптикой была установлена Гамильтоном еще в первой половине прошлого столетия, миру пришлось ждать почти сто лет, прежде чем в 1926 г. X. Буш [1] доказал возможность формирования электронно-оптических изображений. Список приложений электронной и ионной оптики велик. Электроннолучевые трубки и мониторы, электронные микроскопы, ускорители частиц, масс-спектрометры, микроволновые генераторы и усилительные лампы, а также электронно-лучевые технологии (такие, например, как сварка, сверление, плавка, резка, очистка, легирование) — все это хорошо известные классические приложения. Электронные и ионные микрозонды, анализаторы энергии, электронные спектрометры и ионные имплантаторы относятся к сравнительно недавним практическим результатам этого быстро развивающегося направления. Без электронной и ионной оптики сегодня нельзя обойтись в аналитической химии и при исследовании поверхностей. Новые приложения разработаны в области синтеза и преобразования энергии. Возрастающее значение этой области недавно отмечено Американским физическим обществом, при котором учреждена специальная тематическая группа по физике пучков и частиц. Электронной и ионной оптике посвящены тысячи статей и множество книг [2—51Ь]. [c.9]

В ходе приведенного обсуждения мы подчеркнули значение основной теоремы электронной и ионной оптики, полученной впервые Бушем [1] в 1926 г. Интересно, что первая электронная линза была изготовлена Е. Вихертом еще в 1899 г. Д. Габор повторил это открытие в 1924 г.. Вскоре появились последователи, а в 1931 г. М. Кнолль и Е. Руска построили первый электронный микроскоп. Спустя два года Е. Рус-ке удалось показать, что электронный микроскоп имеет более высокое разрешение, чем его оптический прототип. Последующие десятилетия засвидетельствовали ошеломляющий прогресс в данной области. Появились новые приложения, такие, как катодно-лучевые трубки, микроволновые генераторы и генераторные лампы, ускорители частиц, спектрометры, различные электронно- и ионно-лучевые устройства и технологии, что потребовало создания новых подходов, лучше сформированных и более мощных пучков. В наше время сложнейшие аналитические инструменты наряду с электронно- и ионно-лучевой литографией и тестированием определяют основные стимулы к дальнейшему развитию. Но всему этому положило начало от- [c.193]

Оптика электронов и нейтронов. Важным применением де-бройлевских волн является электронный микроскоп. Тем временем были созданы линзы, призмы и интерферометры для электронов. Более того, электронные интерферометры оказались чрезвычайно полезными для проверки основ квантовой механики. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...