Число электронов, попадающих на сцинтиллятор, определяется углом между падающим электронным пучком и нормалью к поверхности образца, как показано, на рис.6. Это справедливо и для рассеянных назад и для вторичных электронов. Малые изменения (1—2°) наклона поверхности в общем оказываются достаточными для заметной модуляции яркости свечения экрана электронно-лучевой трубки. Грубый рельеф поверхности может давать дополнительный контраст за счет эффекта тени.
Существует прямая аналогия между механизмом формирования контраста электронно-оптического изображения в РЭМ и закономерностями восприятия оптического изображения человеческим глазом с помощью (или без) светового микроскопа. В обоих случаях яркость участка изображения в основном определяется наклоном соответствующего участка поверхности образца по отношению к падающему пучку света или электронов. Этим явным сходством объясняется легкость, с которой глаз за счет изменения яркости почти автоматически воспринимает растровую электронную микрофотографию как трехмерное изображение объекта.
В случае рассеянных назад электронов, имеет место другой механизм формирования контраста. Число этих электронов растет с увеличением атомного номера элемента, бомбардируемого первичными электронами. Поэтому контраст изображения образцов с полированной поверхностью, зависящий от атомного номера, можно получить, выключив или хотя бы уменьшив потенциал коллектора. Из-за низкой интенсивности потока рассеянных электронов этот режим используется сравнительно редко. Однако в определенных случаях с его помощью можно получить значительную информацию.
Наконец, существует еще один, третий механизм формирования контраста, но он более важен в области полупроводниковой электроники, чем в металлургии. Как указывалось, большинство вторичных электронов достигает сцинтиллятора, следуя по искривленным, а не по прямым траекториям. Эти кривые зависят от энергии электронов и разности потенциалов между сканируемым участком поверхности и коллектором. Если на поверхности образца потенциал изменяется (как, например, в полупроводниковых приборах), то это изменение приведет к изменению яркости на экране микроскопа.
ЛЕКЦИЯ 11
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РАСТРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА
Как правило, растровый электронный микроскоп состоит из трех основных частей: источника питания, электронно-оптической колонны с камерой образцов и коллектором электронов, а также системы индикации изображения.
Источники питания обеспечивают необходимое высоковольтное напряжение для электронной пушки и электронно-лучевых трубок, на экранах которых возникает изображение объекта. Хотя микроскопы сконструированы в расчете на нормальную работу при наличии значительных паразитных магнитных полей, практика показала, что целесообразно располагать такие устройства, как трансформаторы, распределительные щиты, моторы и их контрольные приборы, электрические провода, по которым текут большие токи, и источники энергии, не ближе чем в 5м от электронно-оптической колонны. Особое внимание следует обращать на незащищенные токоведущие провода, расположенные в потолке или под полом комнаты, где находится микроскоп.
Электронно-оптическая колонна РЭМ включает электронную пушку, систему линз, уменьшающих диаметр электронного пучка, устройство, отклоняющее пучок, а также такое вспомогательное оборудование, как вакуумные клапаны, изолирующие электронную пушку от самой колонны и колонну от камеры образцов, промежуточные и конечную апертурные диафрагмы, стигматор и т. д. Электронная пушка триодного типа имеет вольфрамовуюV-образную нить катода, который можно центрировать, перемещая его с помощью рукояток без нарушения вакуума. Обычно для получения наилучшего качества зонда центрирование нити катода проверяется перед съемкой ответственного изображения. Нить нагревается током такой величины, при которой она эмиттирует 90—95% электронов от максимального количества. Электроны ускоряются напряжением, приложенным между пушкой и анодом, которое можно плавно менять от 1 до 20 кВ. В основном этот микроскоп работает при напряжениях 15—20 кВ, так как такой диапазон обеспечивает оптимальное разрешение. Низкие напряжения используются при изучении диэлектрических объектов, чтобы избежать зарядки образца электронами зонда.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.