Автоионная микроскопия. Эмиссионный спектральный анализ. Атомная абсорбционная спектроскопия. Термоэлектронный эмиссионный микроскоп, страница 12

а. Разрешающая способность электростатической иммерсион­ной линзы приблизительно передается следующим выражением:

где e — средняя энергия эмиттируемых электронов,

     Е — напря­женность электрического поля на поверхности катода.

(Следует обратить внимание на то, что разрешающая способность не за­висит от увеличения.) При температуре 1000 °С ε составляет ~0,1 эВ, и тогда для Е = 100 кВ (типичное значение для линзы микроскопа) r будет 10 -6 см, или 100 А.

Однако, есть факторы, которые способствуют уменьшению разрешающей способ­ности реальных микроскопов. Например, тепловые электроны выходят из образца не с одинаковой скоростью и не параллельно оптической оси, а характери­зуются определенным энергетическим и угловым распределением.

Таким образом, в реальных микроскопах разумное разрешение, которое можно ожидать, имеет величину 500—1000 А. Хотя эта величина намного меньше разрешающей способности, достигаемой в обычном трансмиссионном электрон­ном микроскопе <5 А, она тем не менее значительно выше раз­решающей способности лучших оптических (световых) микроско­пов (>1500 А), особенно в случае работы при высоких темпера­турах.

б. Фокусировка. Иммерсионная электростатическая линза мо­жет быть сфокусирована путем изменения либо величины напря­женности поля линзы, либо расстояния между катодом (образ­цом) и промежуточным электродом (электродом Венельта). Чаще линза фокусируется изменением напряжения, приложенного в промежутке между катодом и электродом Венельта.

Если требуется дополнительное увеличение, может быть до­бавлена вторая магнитная линза, которая работает в режиме, по­добном режиму проекционной линзы в обычном электронном микроскопе. С помощью такой комбинации линз могут быть достигнуты увеличения от нескольких до нескольких тысяч крат, что соответствует обычно достигаемому разрешению в 500—1000 А.

Система наблюдение и регистрация изображения

Наблюдение и регистрация изображения в термоэлектронном эмиссионном микроскопе осуществляется так же, как и в тради­ционной электронно-микроскопической практике. Электронные изображения регистрируются фотографированием изображения с флуоресцентного экрана непосредственно на слой фотоэмульсии фотопластинки или пленки, помещенных в плоскости электронного изображения, а также с помощью телевизионных методов на маг­нитную ленту.

Поскольку часто большой интерес представляют динамические аспекты превращений и других изменений, происходящих в твер­дом состоянии, полезным добавлением является оборудование для киносъемки. Простейший способ — это фотографирование изображения с флуоресцентного экрана при помощи кинокамеры через окошко для наблюдения. Однако эта процедура довольно обременительна и часто мешает нормальному наблюдению экрана.

Вакуумная система

Для термоэлектронного эмиссионного микроскопа требуется вакуумная система, рассчитанная на получение   вакуума 10 –6 мм рт. ст. При этом скорость откачки должна быть достаточ­но большой для осуществления обезгаживания образца при по­вышении температуры. Необходимо также иметь в виду возмож­ность формирования окисной пленки на образце за счет оста­точного кислорода в микроскопе, в особенности для наиболее хи­мически активных металлов.

Окисные пленки затушевывают истин­ную структуру образца и таким образом препятствуют проведе­нию динамических наблюдений. В иных случаях остаточные газы могут привести к изменению химического состава образца. Напри­мер, атмосфера, содержащая значительное количество остаточного кислорода, способна обезуглеродить поверхность стального об­разца.

Следует, однако, заметить, что необходимость использования наивысшего достижимого ныне вакуума для обеспечения нормаль­ной работы термоэлектронного эмиссионного микроскопа вовсе не очевидна. Хотя определенный пороговый вакуум и необ­ходим, тем не менее наиболее важными моментами являются ско­рость откачки и природа остаточной атмосферы