Принцип дії, конструкція та характеристики просвічуючого електронного мікроскопа. Наукові дослідження і розробки компанії Hitachi. Характеристики ПЕМ HitachiHF-3300. Основи роботи растрового електронного мікроскопу з коректором сферичних аберацій.
Аннотация к работе
Електронні мікроскопи знаходять своє застосування в різних галузях зокрема, як дослідницький інструмент у фізиці, електроніці, біології, фармацевтиці, медицині, матеріалознавстві. Поряд з цим прикладним значенням електронна мікроскопія є самостійним науковим напрямом предмет і цілі якого включають: удосконалення і розробку нових електронних мікроскопів і інших корпускулярних мікроскопів (наприклад, протонного мікроскопа) і приставок до них; розробку методик препарування досліджуваних зразків ; вивчення механізмів формування електроннооптичних зображень; розробку способів аналізу всілякої інформації (не лише зображень), що отримується за допомогою електронних мікроскопів [1] . Оборот компаніі складає 112,40 млрд. долларів, чисельність штату - 372 360 робітників.Довжина хвилі електронів в ПЕМ при енергії електронів 100 КЕВ дорівнює 0,0037 нм, але таку високу роздільну здатність не вдається отримати через наявність некорегуємих аберацій електронної оптики. Незабаром Де Бройль повідомив про перспективи створення електронного мікроскопа своєму учневі, винахіднику голографії Габору, який, однак, вважав це неможливим з причини того, що обєкт, поміщений на шляху електронного пучка повинен згоріти. 1.1 приведений просвічуючий електронний мікроскоп, який складається з електронної гармати і системи магнітних лінз, одні з яких служать для створення освітлюючого пучка з невеликим розхододженням, а інші для створення збільшеного зображення. електронний мікроскоп працює з тонкими обєктами на просвіт. З товстими обєктами робота проводитися на растрових (скануючих) електронних мікроскопах або з досліджуваного масивного зразка знімається тонка репліка для дослідження її в просвічуючому електронному мікроскопі. Для підвищення контрасту зображення в задній фокальній площині обєктивної лінзи (площина первинного дифракційного зображення) встановлюється апертурна діафрагма, яка обрізає електрони, розсіяні на структурах з просторовими періодами меншими тих, зображення яких хочуть отримати.2.1) був відомий, як мікроскоп з найбільшою роздільною здатністю (1.81 ангстрем). В якості обєктів дослідження можуть бути вільні або на підкладинці шари металів, отримані вакуумним випаровуванням; тонкі зрізи біологічних такней; частинки аерозолів та коллоїдних розчинів; порошки; плівки - репліки з поверхонь масивних деталей та елементів точного машинобудівництва, оптики, мікросхем і т.д. Навідміну від звичайних ПЕМ, де для покращення якості зображення використовуються ?-фільтри та Cs коректори астигматизму, які значно ускладнюють та здорожчують мікроскоп та накладають більші вимоги до рівня вібрацій в приміщенні та до рівня зовнішніх магнітних полів в HF-3300 (рис. Також може бути обладнений наступними додатковими установками: РЕМ/ПЕМ доданок, детектор рентгенівського випромінювання з дисперсією за енергією, CCD-камера, спектрометр з малими втратами енергії електрона (EELS), тримач з подвійним столиком, тримач з підігрівачем, тримач з біпризмою та джерелом живлення, повітряний компресор, водяний циркулятор, система сфокусованного іонного пучка та сумісний з нею тримач (FIBSYSTEM), нанопромінева функція електронної дифракції, тримач з обертаючимся столиком [6, 7]. Мікроскоп за замовченням оснащений детектором Еверехарта-Торнлі, також може бути дооснащений тримачем з обертаючимся столиком.Збільшення в режимі «Великого збільшення» х1000 - х500 000 Збільшення в режимі «Середнього збільшення» х4000 - х500 000 2.6 Просвічуючий/растровий електронний мікроскоп з коректором сферичних аберацій STEM/SEM HD-2700 2.15), обладнаний коректором сферичної аберації, який був розроблений спільно з компанією «CEOS GMBH» (Німеччина, виконавчий директор: доктор Макс Хайдер), значно перевершує можливості звичайних скануючих просвічуючих мікроскопів і може бути використаний для досліджень в області нанотехнологій.Завдяки корекції сферичної аберації, яка обмежувала продуктивність електронних мікроскопів, було досягнуто роздільну здатність в 1,5 рази вище і струм в 10 разів вище, ніж в стандартних моделях мікроскопів. -коректор сферичної аберації дозволяє досягти збільшення до 10 000 000 крат [18, 19].Почнемо с загальних переваг та недоліків, що притаманні більшості мікроскопів фірми Hitachi. -Переваги: майже всі мікроскопи Hitachi мають дружній інтерфейс, компютерне керування, а також, що дуже важливо, уніфіковани тримачі зразків, що означає, що зразок можна переносити з препаруючих приладів до мікроскопів, навіть не змінюючи їх положення, що є істотним для ПЕМ, оскільки зразок повинен бути дуже тонким для того, щоб пучок електронів міг крізь нього пройти. -Недоліки: більшість мікроскопів Hitachi має катоди з гексабориду лантану (LAB6), що може розцінюватися і як перевага, через високі експлуатаційні характеристики матеріалу, і як недолік через його вартість. -Недоліки: мала прискорююча напруга, роздільна здатність недостатня для проведення серйозних наукових досліджень, можливий знос рухомих деталей через великий вік самого мікроскопу, інтерфейс може виявитися занадто