Будова, принцип роботи електронно-променевих і спектральних приладів (просвічуючі, растрові електронні мікроскопи, електронографи, рентгенівські апарати). Експериментальні методи дослідження будови, складу плівкових матеріалів. Розрахункові задачі.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПРОЦЕНКО І.Ю., ЧОРНОУС А.М., ПРОЦЕНКО С.І. Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за напрямом “Електронні пристрої та системи” Рекомендовано Міністерством освіти і науки України (лист № 14/18-Г-2135 від 30 листопада 2007 р.) Навчальний посібник призначено для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за напрямом “Електронні пристрої та системи”........................................................................176 Розділ 6 Електронно-мікроскопічні та дифракційні методи досліджень..........................................178 Вступ.................................................................................178 1 Режими роботи, типи та основніхарактеристики ПЕМ180 2 Формування зображення в ПЕМ. Типи мікроскопічних контрастів .............................................................181 2.1 Тіньовий контраст.................................................182 2.2 Дифракційний контраст ........................................183 2.3 Амплітудний і фазовий контрасти........................192 3 Основи растрової електронної мікроскопії.................193 3.1 Будова і принцип роботи, основні характеристики деяких РЕМ ...............................................................193 3.2 Типи контрастів у РЕМ.........................................195 3.3 Режими роботи РЕМ .............................................199 7 Задачі до розділу 6.........................................................220 Список літератури до розділу 6.......................................222 Розділ 7 Спектральні методи дослідження.................224 Вступ.................................................................................224 1 Основи кількісного і якісного рентгенівського мікроаналізу (РМА)..........trial......................................225 1.1 Фізичні основи РМА..............................................225 1.2 Якісний РМА..........................................................229 1.3 Кіtrialний РМА.....................................................232 1.3.1 Метод trial поправок.................................232 Поряд з цим методи електронографії, дифракції повільних електронів, рент-гено-фазового аналізу, які були достатньо розвинутими ще до появи ПЕМ, РЕМ і різних спектральних методів аналізу (РМА, ОЕС, РОР, ВІМС і т.п.), не втрачають своєї значущості, а у сукупності зі зазначеними сучасними методами стають ще більш ефективними. Мета даного посібника полягає у вирішенні двох завдань - узагальненні широкої інформації про будову та принцип роботи електронно-променевих і спектральних приладів та у викладенні експериментальних методів аналізу кристалічної структури, фазового й хімічного складу методами ПЕМ, РЕМ, РМА, ОЕС, ВІМС та іншими сучасними методами.Процес розсіювання електронів поділяється на два типи : ? пружна взаємодія, яка призводить до зміни траєкторії електрона без істотних змін його енергії; Рисунок 1.1 - Процеси, які обумовлені розсіюванням електронного пучка у твердому тілі: 1 - пучок електронів; 2-тверде тіло; 3 - відбиті електрони; 4 - вторинні електрони; 5-рентгенівське випромінювання; 6 - електромагнітне випромінювання; 7-оже-електрони загальному випадку може розглядатися як ефективний розмір атома для даної взаємодії. Після взаємодії електрон відхиляється від початкового напрямку руху на кут ?п (п - позначення пружного розсіювання). ? існує сильна залежність імовірності розсіювання від атомного номера мішені та енергії електронного пучка, причому значення перерізу збільшується пропорційно квадрату атомного номера i зменшується обернено пропорційно квадрату енергії електрона. Електрони, що мають достатньо високу енергію, при взаємодії з атомами можуть вибити звязані електрони, які знаходяться на внутрішніх оболонках атомів.При великих кутах нахилу електрони у мішені рухаються ближче до поверхні. Якщо розглянути тільки ті електрони, що втратили енергію лише на 10%, то розподіл їх буде мати менший діаметр, а максимум буде більш вираженим. Оскільки довжина хвилі рентгенівського кванта обернено пропорційна енергії, яку вtrialв електрон, що збуджує квант, то довжини хвилі квантів з максимальною енергією (Е0) будуть мати мінімальне значення; довжина хвилі (?min), яка отримала назву короткохвильової межі, і є сталою для певної енергії пучка. Якщо Рисунок 1.18 - Діаграма енергетичних рівнів атома електрон вилучено з К-оболонки, то вільне місце може бути зайняте електронами з L, M, N і т. д. оболонок.
План
ЗМІСТ
С. Передмова ............................................................................7 Частина 1 Будова та принцип роботи електронно- променевих приладів ....................................8 Вступ.....................................................................................8 Розділ1Взаємодіяпучкаелектронівзтвердимтілом............9 1 Розсіювання пучка електронів.........................................9 1.1 Поняття про розсіювання..........................................9 1.2 Пружне розсіювання................................................11 1.3 Непружне розсіювання............................................11
2 Область взаємодії пучка електронів з твердим тілом...16 3 Відбиті електрони...........................................................25 3.1 Коефіцієнт відбиття.................................................25
3.2 Залежність коефіцієнта відбиття від атомного номера.....................................................................26
3.3 Залежність коефіцієнта відбиття від енергії та кута нахилу пучка ...................................................27 3.4 Розподіл за енергіями, кутами та просторовий розподіл...................................................................28 4 Процеси, обумовлені непружним розсіюванням..........31
5 Висновки ........................................................................49 Задачі до розділу 1 .............................................................51 Список літератури до розділу 1.........................................55 Розділ 2 Конструкція та принцип роботи растрового електронного мікроскопа...........56 1 Розвиток растрової електронної мікроскопії................56 2 Будова РЕМ....................................................................57
3
3 Побудова зображення...................................................63 4 Збільшення ....................................................................65 5 Глибина фокуса.............................................................67 6 Спотворення зображення .............................................69 7 Детектори електронів....................................................71
7.1 Детекторні системи типу сцинтилятор-фотопомножувач ....................................................72
7.2 Твердотільні детектори ...........................................74 7.3 Зразок у ролі детектора (струм мішені)..................76
8 Детектори рентгенівського випромінювання..............77 8.1 Спектрометр із дисперсією за довжинами хвиль...77 8.2 Рентгенівський спектрометр з дисперсією за енергіями.................................................................81 9 Якість зображення.........................................................82 10 Методи оброблення сигналу........................................86 Список літератури до розділу 2.........................................90 Розділ 3 Конструкція та принцип роботи просвічуючого електронного мікроскопа.....91 1 Створення просвічуючого електронного мікроскопа.91 2 Ідеальне, або гаусівське, зображення...........................93 3 Дифракційний принцип формування зображення.......99 4 Конструкція ПЕМ........................................................103 5 Якість зображення.......................................................113 6 Калібрування ПЕМ......................................................124 7 Режими роботи ПЕМ..................................................129 Задачі до розділу 3 ...........................................................139 Список літератури до розділу 3.......................................141 Розділ 4 Характеристика інших типів електронних мікроскопів....................................................142 1 Електронниймікроскопізмагнітостатичнимилінзами.....142 2 Просвічуючий електронний мікроскоп з електростатичними лінзами..........................................................143 3 Відбиваючий та тіньовий електронні мікроскопи.....146 4 Емісійні мікроскопи....................................................147
4
5 Надвисоковольтний електронний мікроскоп ............150 6 Скануючий тунельний мікроскоп...............................151 7 Скануючий атомно-силовий мікроскоп.....................156 Список літератури до розділу 4.......................................159 Розділ 5 Підготовка зразка для електронно-мікроскопічних досліджень ....................................160 1 Опорні сітки та плівки-підкладки...............................160 2 Метод реплік та відтінень...........................................162 3 Робота з біологічними обєктами...............................164 4 Виготовлення тонких зрізів за допомогою ультрамікротома.....................................................................166 5 Приготування кристалічних обєктів для дослідження на просвіт..........................................................168 6 Особливості підготовки зразків для РЕМ..................171 Список літератури до розділу 5.......................................175 Частина 2 Використання електронно-променевих і спектральних приладів та методів дослідження плівкових матеріалів..........176
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
