2_13 Микроскопия Электронная (Презентации лекций)

Микроскопические
методы.
Электронная
микроскопия.

Микроскопия
представляет
собой
совокупность
методов
визуализации
и
диагностики широкого класса объектов с
помощью различных физических инструментов.
Зондовая микроскопия - в качестве инструмента
используются пучки электронов.

Взаимодействие электронов с образцом.
Виды электронной микроскопии.
Отражательная,
растровая ЭМ
Ео
hЕо
Ео
10эВ
Рентгеноспектральный
микроанализ
Е=20…50эВ
Просвечивающая,
просвечивающая
растровая ЭМ

Разрешение

Разрешение ЭМ
Предел Аббе
0,01…0,09
Длина волны электрона
При V=100кВ
= 0,004 нм
6,63 x10-34 Дж с
d = 0,1 нм
Глубина фокуса РЭМ
1,6 10-19 Кл
9,110-31 кг

Общая схема РЭМ и ПЭМ

Формирование РЭМ отражения
Вторичные электроны:
Яркость зависит от угла облучения
1…10 нм
Визуализация морфологии
Рассеяние незначительно
Краевой
эффект

Формирование РЭМ отражения
Обратно-рассеянные электроны:
1.
Яркость зависит от атомного номера
и плотности материала
Визуализация элементного
состава
2.
Яркость зависит от угла облучения
(в зеркальном направлении выше)
Визуализация морфологии
Большой размер области
выхода

РЭМ изображения
отраженные
электроны
вторичные
электроны

Просвечивающая (трансмиссионная) ЭМ

Задачи, решаемые ПЭМ
· определять тип и параметры кристаллической решетки матрицы и фаз;
· определять ориентационные соотношения между фазой и матрицей;
· изучать строение границ зерен;
· определять кристаллографическую ориентацию отдельных зерен,
субзерен;
· определять углы разориентировки между зернами, субзернами;
· определять плоскости залегания дефектов кристаллического строения;
· изучать плотность и распределение дислокаций в материалах изделий;
· изучать процессы структурных и фазовых превращений в сплавах;
· изучать влияние на структуру конструкционных материалов и
технологических факторов (прокатки, ковки, шлифовки, сварки и т.д.).

Режимы работы ПЭМ.
Схема прохождения лучей в ПЭМ.
Участие различных дифракционных пучков в формировании дифракционного
изображения в электронном микроскопе. Изображение формируется только за счет
нулевого пучка -а) (светлопольная микроскопия); б) изображение формируется только за
счет одного из боковых дифракционных максимумов (темнопольная микроскопия); в)
изображение формируется в результате интерференции нескольких дифракционных
пучков (микроскопия высокого разрешения). 1-образец; 2-объективная линза; 3апертурная диафрагма; 4-дифракционное изображение объекта в фокальной плоскости
линзы; 5 – восстановленное изображение объекта в "плоскости объекта".

Микроскопические
методы.
Полевые ионная и
электронная микроскопии.

Полевая электронная (эмиссионная) микроскопия
Поликрист. W игла
Автоэмиссия электронов с
металлического
катода
(иглы из исследуемого
материала)
и
адсорбированных молекул
Разрешение до 2 нм
Эмиссия электронов зависит
от
работы
выхода,
отличающейся для разных
кристаллографических
плоскостей
исследуемого
материала
или
адсорбированных молекул.
Формируемое
на
флуоресцентном
экране
изображение представляет
собой карту проекций
работы выхода электронов
из кристаллографических
плоскостей

Полевая ионная микроскопия
Ионный микроскоп
(ионный проектор)
Поликрист. W игла
Ионизация
молекул
инертного
газа
на
поверхности
металлического
анода
(иглы из исследуемого
материала)
Разрешение до 0,2 нм
E максимально вблизи
атомов, выступающих на
краях
кристаллографических
плоскостей
Ионы
газа
формируют
на
флуоресцентном
экране изображение
атомной структуры