Техническое описание электронного микроскопа РЭМ-102, страница 2

·  канал питания фотоприставки;

·  канал питания фотоэлектронного умножителя и коллектора;

Особенностью электроники ВКУ является наличие трёх различных шинных магистралей, по которым идёт управление через:

·  высоковольтную кассету;

·  кроссплату аналоговой кассеты;

·  кроссплату цифровой кассеты;

Растровый электронный микроскоп использует два принципа формирования изображения:

·  во вторичных электронах (ВЭ):

·  в отражённых электронах (ОЭ).

Формирование изображения во ВЭ. Электронный зонд, ускоренный и сформированный электронной отклоняющей системой, состоящий из источника электронов, двухлинзового конденсорного блока и формирующей объективной линзы, на поверхности объекта формируется в растр прямоугольной формы. При этом высокоэнергетические электроны первичного пучка испытывают упругое и неупругое рассеивание, образуя область взаимодействия. Если имеет место неупругое рассеяние между слабосвязанными внешними электронами атома и электронами падающего пучка, электроны пучка теряют энергию, а слабосвязанные внешние электроны эмитируются. Эти электроны имеют энергию меньше или равную 50 eV  и называются  вторичными.

Угловое распределение ВЭ при нормальном падении первичного пучка подчиняется косинусоидальному закону.

Вышедшие с объекта ВЭ улавливаются детектором ВЭ Эверхарта-Торнли (сцинтиллятор – светопровод - ФЭУ).

Однако, энергия вторичных низкоэнергетических электронов недостаточна для активации сцинтиллятора. Поэтому для ускорения ВЭ до энергии, достаточной для возбуждения сцинтиллятора, на последний подаётся потенциал 12 kV.

ВЭ, зарегистрированные детектором, преобразовываются в электрический сигнал, который усиливается предварительным усилителем, а затем поступает в видеосигнальный тракт. В видеотракте сигнал усиливается до нужного уровня, обрабатывается, оцифровывается и записывается в накопитель ОЗУИ. Затем сигнал, накопленный в ОЗУИ, модулирует яркость ЭЛТ монитора.

Отображения малой площади растра на большую площадь ЭЛТ создаёт увеличенное изображение объекта.

Длительность накопления сигнала в ОЗУИ и режим вывода его на экран определяются конкретными требованиями  эксперимента.

Формирование изображения в ОЭ. Отражённые электроны возникают при актах однократного упругого рассеяния под большими углами и актах многократного малоуглового упругого рассеяния.

Число ОЭ, которые выходят из одной точки на объекте в направлении детектора ОЭ,  зависит от угла между первичным  электронным пучком, поверхностью объекта и направлением       выхода электронов. Если объект имеет шероховатую поверхность      то выход ОЭ может селективно уменьшаться или увеличиваться в зависимости от положения пучка. Поэтому интенсивность ОЭ также является функцией топографии объекта. Если объект имеет плоскую полированную поверхность, то можно определить средний атомный номер анализируемого участка объекта. Если           поверхность объекта не отполирована, то в режиме ОЭ по­лучаем комбинированную информацию о топографии поверхности и о её химическом составе. В качестве детектора ОЭ в микроскопе применяются полупроводниковые детекторы.

При взаимодействии ОЭ с полупроводником возникают пары электрон-дырка. Если на противоположных поверхностях полупроводника расположить электроды, к которым приложена разность потенциалов от внешнего источника, то свободные электроны  будут притягиваться положительным электродом, а дырки будут перемещаться в противоположном направлении, за счет чего во внешней цепи потечет ток. Этот ток, усилен­ный соответствующим образом, может быть использован для формирования видео сигнала. Однако, в такой системе будет протекать ток даже в том случае, когда ОЭ и не попадают на детектор (темновой ток). Этот ток не несёт информации, а только искажает видеосигнал.

Если же в полупроводнике имеется p-n-переход, то су­ществует электрическое поле через переход, на котором мо­жет происходить разделение образовавшихся электронно-дырочных пар без внешнего поля. В такой схеме темновой ток минимальный и используется полный сигнал.

Таблица 1.2.2
Энергетич. параметры электронного пучка: ·  ускоряющее напряжение;   ·  ток пучка; ·  ток накала катода.	0.5 - 40 кВ 1- 300 мА 0 - 2 А
Оптические параметры электронной оптики: ·  ток 1-го конденсора; ·  ток 2-го конденсора; ·  ток объективной линзы.	100 мА - 1 А 100 мА - 1 А 0.5 - 2 А
Центровка. Ток юстировочной системы	0 - ±100 мА
Стигмация пучка. Ток стигматора.	0 - ±100 мА
Ток управления растровой системой.	0.1 мкА - 2 А
Изменение положения объекта:         шаг изменения.	± 50 мм 12 микрон

В микроскопе РЭМ -102 применены два полупроводниковых де­тектора ОЭ, симметрично расположенные относительно оптичес­кой оси микроскопа     (парный детектор).

Сигналы, снимаемые с двух детекторов (А и В), после соответствующего усиления, складываются (А + В) или вычитаются (А - В). Суммарный сигнал ОЭ (А + В) использует­ся для получения изображения, контраст которого зависит лишь от элементного состава исследуемого объекта, а разностный сигнал (А - В) используется для получения изображения, контраст которого зависит лишь от топографии объекта.

На фокусировку изображения оказывают влияние различные параметры.

Их названия, также пределы регулирования приведены в таблице 1.2.2.

Однако на практике, при фокусировании объекта, основным изменяемым параметром является только ток фокусирующей линзы.