Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Схема ПЭМ

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Схема ПЭМ

Содержание

2. Лекция 17 Слайд 2 Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа основан на взаимодействии пучка электронов (зонда) с
3. Лекция 17 Слайд 3 Все ПЭМ могут работать в двух режимах: в режиме изображения в режиме
4. Лекция 17 Слайд 4 Электронный пучок формируется в ускорительной колонне 1, состоящей из электронной пушки, секционной
5. Лекция 17 Слайд 5 После ускорительной колонны установлена система конденсорных линз 2, назначение которой получить электронный
6. Лекция 17 Слайд 6 За системой конденсорных линз расположена объективная линза. Держатель с образцом 3 устанавливается
7. Лекция 17 Слайд 7 Пройдя через образец, электроны попадают в объективную линзу 4. Данная короткофокусная (несколько
8. Лекция 17 Слайд 8 В ПЭМ используются электромагнитные линзы, которые состоят из обмотки, магнитопровода и полюсного
9. Лекция 17 Слайд 9 Стандартная вакуумная система ПЭМ Вакуум создается форвакуумным насосом роторного типа (РН) диффузионными
10. Лекция 17 Слайд 10 Формирование электронно-микро-скопического изображения коротко можно описать следующим образом. Электронный пучок, сформированный осветительной
11. Лекция 17 Слайд 11 Проходя через образец, Ψ0 взаимодействует с потенциалом ϕ объекта. Электронная волна на
12. Лекция 17 Слайд 12 Механизм формирования контраста в электронной линзе такой же, как при формировании контраста
13. Лекция 17 Слайд 13 Полученный контраст обусловлен распределением интенсивности электронов, отраженных по закону Вульфа-Брэгга и поэтому
15. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 17 Слайд 2
Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа основан на взаимодействии пучка

электронов (зонда) с энергией 20-200 кэВ с исследуемым образцом.
Так как в просвечивающей электронной микроскопии изображение формируется электронами, прошедшими через образец, то его толщина должна быть меньше длины пробега электронов в материале образца.
Для получения подобных толщин исследуемые образцы, как правило, имеющие много большую толщину, предварительно утоняются с помощью электрохимического или ионного травления.

Слайд 3

Лекция 17 Слайд 3
Все ПЭМ могут работать в двух режимах:
в

режиме изображения
в режиме дифракции.
Ход лучей в этих режимах:
а – режим изображения;
б – режим микродифракции.

Слайд 4

Лекция 17 Слайд 4
Электронный пучок формируется в ускорительной колонне 1, состоящей из
электронной

пушки,
секционной ускорительной трубки (обычно 6 секций)
системы отклонения.
Энергия электронов на выходе ускорительной колонны, определяется величиной ускоряющего напряжения на электронной пушке и в различных типах ПЭМ может меняться в пределах 20-200 кэВ. Чем больше энергия электронов, тем меньше длина волны, тем больше проникающая способность электронов.

Слайд 5

Лекция 17 Слайд 5
После ускорительной колонны установлена система конденсорных линз 2, назначение

которой получить электронный пучок с минимальным угловым расхождением.
Ускорительная колонна совместно с системой конденсорных линз позволяет получать электронные пучки разного диаметра. Минимальный диаметр электронного пучка в ПЭМ может составлять несколько нанометров, что позволяет получать дифракцию от локальной области такого же диаметра в режиме микролучевой дифракции.
При работе в режиме изображений при помощи системы конденсорных линз получают параллельный пучок электронов.
Система отклонения предназначена для электронного наклона пучка в режиме изображения и дифракции.
Ускорительная колонна и система конденсорных линз образуют осветитель.

Слайд 6

Лекция 17 Слайд 6
За системой конденсорных линз расположена объективная линза. Держатель с

образцом 3 устанавливается в зазор полюсного наконечника объективной линзы, так чтобы образец находился в предполье объективной линзы.
Гониометрическая головка позволяет осуществлять поворот образца относительно электронного пучка на угол ± 12º.
Так как в просвечивающей электронной микроскопии изображение формируется электронами, прошедшими через образец, то его толщина должна быть много меньше длины пробега электронов в материале образца.

Слайд 7

Лекция 17 Слайд 7
Пройдя через образец, электроны попадают в объективную линзу 4.
Данная

короткофокусная (несколько мм) линза, имеющая небольшое увеличение (~ 50), является ключевой в дальнейшем формировании изображения, поэтому она снабжена корректором астигматизма – стигматором.
Диафрагма объективной линзы расположена на задней фокальной плоскости объективной линзы. В последних моделях микроскопов изображения выводятся на монитор компьютера при помощи цифровых ПЗС камер.

Слайд 8

Лекция 17 Слайд 8
В ПЭМ используются электромагнитные линзы, которые состоят из обмотки,

магнитопровода и полюсного наконечника. Полюсный наконечник является концентратором магнитного поля и имеет форму круговой симметрии. В центре имеется отверстие с некоторым радиусом и зазор между полюсами.
В результате такой конструкции полюсного наконечника, магнитный поток сжимается в зазоре.
Электроны, проходя через объективную линзу, под действием магнитного поля отклоняются в направлении оптической оси и фокусируются в определенной точке оптической оси (в фокусе линзы).

Слайд 9

Лекция 17 Слайд 9
Стандартная вакуумная система ПЭМ
Вакуум создается форвакуумным
насосом роторного типа

(РН)
диффузионными насосами (ДН).
Давление контролируется
тепловыми датчиками
низкого вакуума (Р1-Р4)
и ионизационным датчиком
высокого вакуума (РЕ).
В вакуумной системе применены
электромагнитные и пневматические
клапана (обозначены V).
Вакуумная система должна
обеспечить давление в колонне
микроскопа не хуже 10-6 Тор.

Слайд 10

Лекция 17 Слайд 10
Формирование электронно-микро-скопического изображения коротко можно описать следующим образом.
Электронный

пучок, сформированный осветительной системой, падает на объект и рассеивается.
Далее, рассеянная волна объективной линзой преобразуется в изображение.
Образованное объективной линзой изображение увеличивается промежуточными линзами и проецируется проекционной линзой либо на экран для наблюдения, либо на фотопластины или выводится на дисплей монитора.

Слайд 11

Лекция 17 Слайд 11
Проходя через образец, Ψ0 взаимодействует с потенциалом ϕ

объекта.
Электронная волна на нижней поверхности образца имеет вид qΨ0, где q- функция прохождения.
Рассеяние, дифракция волны qΨ0 описывается действием оператора Фурье F.
Следовательно, на задней фокальной плоскости объективной линзы электронная волна имеет вид FqΨ0, которая модифицируется передаточной функцией Т объективной линзы.
Преобразование рассеянной волны в волновую функцию изображения описывается оператором обратного преобразования Фурье F-1.
Тогда распределение интенсивности электронов на экране будет равняться I = ΨиΨи*.

Слайд 12

Лекция 17 Слайд 12
Механизм формирования контраста в электронной линзе такой же,

как при формировании контраста
в геометрической оптике
с оптическими линзами.
Диафрагма объективной линзы
установлена так, что она
пропускает только центральный пучок,
а отраженные электроны не достигают
конечного изображения.
Изображение будет сформировано
из центрального пучка и электронов,
неупруго рассеянных под малыми углами.
Изображение является однолучевым и в
этом случае называется светлопольным.

Слайд 13

Лекция 17 Слайд 13
Полученный контраст обусловлен распределением интенсивности электронов, отраженных по

закону Вульфа-Брэгга и поэтому получил название дифракционный контраст.
При пропускании через диафрагму двух и более пучков (в том числе и центральный пучок), получаем многолучевое светлопольное изображение. На таких изображениях преобладает фазовый контраст.
Изображения можно получить, пропуская через диафрагму объективной линзы только дифрагированные пучки. Тогда полученные изображения называются темнопольными и они так же бывают однолучевыми и многолучевыми.

Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Схема ПЭМ

Содержание

Лекция 17 Слайд 2Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа основан на взаимодействии пучка

Лекция 17 Слайд 3Все ПЭМ могут работать в двух режимах: в

Лекция 17 Слайд 4Электронный пучок формируется в ускорительной колонне 1, состоящей изэлектронной

Лекция 17 Слайд 5После ускорительной колонны установлена система конденсорных линз 2, назначение

Лекция 17 Слайд 6За системой конденсорных линз расположена объективная линза. Держатель с

Лекция 17 Слайд 7Пройдя через образец, электроны попадают в объективную линзу 4.Данная

Лекция 17 Слайд 8В ПЭМ используются электромагнитные линзы, которые состоят из обмотки,

Лекция 17 Слайд 9Стандартная вакуумная система ПЭМ Вакуум создается форвакуумнымнасосом роторного типа

Лекция 17 Слайд 10Формирование электронно-микро-скопического изображения коротко можно описать следующим образом.Электронный

Лекция 17 Слайд 11Проходя через образец, Ψ0 взаимодействует с потенциалом ϕ

Лекция 17 Слайд 12Механизм формирования контраста в электронной линзе такой же,

Лекция 17 Слайд 13Полученный контраст обусловлен распределением интенсивности электронов, отраженных по

Похожие презентации