Прежде всего, потоки электронов можно отклонять электрическими или магнитными полями. В принципе в растровом микроскопе могут использоваться обе системы, но предпочтительнее применять одну и ту же систему, как для электронного зонда микроскопа, так и для пучков электронно-лучевых трубок, предназначенных для наблюдения и фотографирования изображения. В современной практике приборостроения предпочтение отдают электромагнитным отклоняющим системам, потому что электромагнитные катушки можно установить вне вакуумной колонны. Для отклонения электронного потока электрическим полем отклоняющие пластины необходимо устанавливать внутри колонны, ибо их загрязнение может привести к искажению изображения. Кроме того, большинство выпускаемых промышленностью электронно-лучевых трубок высокой разрешающей способности используемых для наблюдения и записи изображения, снабжено магнитными отклоняющими катушками.
Второе требование заключается в возможности уменьшения диаметра пучка до требуемого размера на поверхности образца. В этом смысле электроны — весьма удобный вид излучения, поскольку электронные потоки можно фокусировать с помощью электростатических или электромагнитных линз. Кроссовер электронной пушки в грубом приближении представляет собой изображение источника, которое должно быть уменьшено (обычно размер кроссовера составляет 0,1 мм). Если иметь в виду, что размер локальной неоднородности на поверхности образца составляет около 150-200 А и эту неоднородность требуется без искажений передать в электронно-оптическом изображении, то диаметр электронного зонда должен быть около 50 А или (с учетом некоторой свободы) даже меньше. Поэтому общее требуемое уменьшение составляет по крайней мере 20 000. Получить такое уменьшение кроссовера с помощью двухлинзовой системы очень трудно, так как понадобятся сверхдлинные конденсорные линзы. В результате любой растровый электронный микроскоп высокого разрешения имеет три линзы для «сжимания» электронного пучка. Как правило, эти линзы электромагнитные, поскольку они имеют определенные преимущества перед электростатическими. При прочих равных условиях в электромагнитных линзах коэффициент аберрации меньше, чем в электростатических; их сравнительно компактная конструкция облегчает чистку; меньше требуется вакуумных высоковольтных вводов и т. д. Как было обнаружено, электростатические линзы трудно чистить.
На практике угол между поверхностью образца и осью электронного зонда более или менее отличается от прямого. Это обстоятельство делает электростатические линзы предпочтительнее, так как с их помощью легче компенсировать расфокусировку на верхем и нижнем краях сканируемого участка наклонного образца.
Для оценки эффективного диаметра зонда следует учитывать, что явления сферической и хроматической аберраций, дифракции и астигматизма увеличивают его размер.
Когда электронный пучок выходит из пространства объективной линзы, он подчиняется обычным оптическим законам. Глубину фокуса можно увеличить введением в электронно-оптическую систему апертурных диафрагм; при этом одновременно уменьшается размер пучка. Однако нужно иметь в виду, что меньшая апертурная диафрагма означает и меньший ток в пучке, что может привести к ухудшению отношения сигнал/шум в детектирующем устройстве, а стало быть, и к худшему качеству изображения на экране электронно-лучевой трубки. При выборе размера апертурной диафрагмы для получения наилучшей глубины фокуса общее правило состоит в том, чтобы размер диафрагмы согласовывался с качеством изображения. Другими словами, из всех возможных диафрагм нужно выбрать наименьшую, но еще обеспечивающую удовлетворительное качество изображения. Этого можно достигнуть (не прибегая к вычислениям) методом проб и ошибок, наблюдая уровень шумов изображения на экране осциллографа.
Третье требование, предъявляемое к используемому в растровой микроскопии излучению, заключается в том, что должна существовать удовлетворительная связь между эффективностью взаимодействия в системе излучение — образец и теми свойствами поверхности, которые несут информацию о топографии и составе наблюдаемого образца.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.