озсіювання намалі кути. В остаточному підсумку первинні електрони, випробувавши ряд взаємодій затомами зразка і втрачаючи при цьому енергію, змінюють траєкторію свого руху ізалишають поверхню зразка. Розміри області генерації відбитих електронів(Рис. 2) значні і залежать від довжини пробігу електронів в матеріалі зразка.Протяжність області зростає із збільшенням ускоряющего первинні електронинапруги та зменшення середнього атомного номера Z елементів, що входять до складузразка. Протяжність області може змінюватися від 0,1 до 1 мкм. Електрони,втратили в процесі відображення частину енергії, залишають зразок на відносновеликих відстанях від місця падіння електронного зонда. Відповідно перетин,з якого отримують сигнал (рис. 2), буде істотно більше перетину зонда.Тому дозвіл РЕМ в режимі реєстрації відбитих електронів невелика ізмінюється від десятків нанометрів при роботі з невисокими прискорюючиминапругами і важкими матеріалами до сотень нанометрів при роботі з великимиприскорюючими напругами і легкими матеріалами.
Важливою особливістюемісії відбитих електронів є її залежність від атомного номераелементів. Якщо атомний номер атомів матеріалу в точці падіння первинного пучкаелектронів малий (легкі атоми), то утворюється менша кількість відображенихелектронів з малим запасом енергії. В областях зразка, що містять високуконцентрацію атомів з великим атомним номером (важкі атоми), більше числоелектронів відбивається від цих атомів і на меншій глибині в зразку, томувтрати енергії при їх русі до поверхні менше. Ці закономірностівикористовуються при отриманні зображень у відбитих електронах.
Вторинні електрони. Первинні електрони, проникаючі взразок, взаємодіють з електронами зовнішніх оболонок атомів об'єкта,передаючи їм частину своєї енергії. Відбувається іонізація атомів зразка, авивільняються в цьому випадку електрони можуть покинути зразок і бути виявленіу вигляді вторинних електронів. Вони характеризуються дуже малою енергією до 50 еВі тому виходять з дільниць зразка дуже близьких до поверхні (рис. 2).Глибина шару, що дає вторинні електрони, складає 1 ... 10 нм. В межахцього шару розсіювання електронів пренебрежимо мало, і тому при отриманнізображень у вторинних електронах роздільна здатність визначається першвсього діаметром первинного зонда. Вторинні електрони забезпечують максимальнуу порівнянні з іншими сигналами роздільну здатність близько 5 ... 10 нм.Тому вони є в РЕМ головним джерелом інформації для отриманнязображення поверхні об'єкта, і саме для цього випадку наводятьсяпаспортні характеристики приладу. Кількість які виникають вторинних електронівслабо залежить від атомного номера елемента. Основним параметром, що визначаєвихід вторинних електронів, є кут падіння пучка первинних електронів наповерхню об'єкта. Таким чином, варіації нахилу мікроучастков поверхнівикликають різко виражені зміни у виході вторинних електронів. Цей ефектвикористовується для отримання інформації про топографію поверхні.
З метою збільшенняемісії вторинних електронів часто зразок встановлюється під кутом до осі зонда.При цьому буде погіршуватися різкість зображення - його розмиття по краях. Для їївиправлення в РЕМ передбачена система компенсації кута нахилу. Метод нахилузразка застосовують при дослідженні плоских об'єктів (металографічних шліфівта ін.) Для зразків з сильно розвиненим рельєфом повністю провести корекціюкута нахилу не вдається.
У растровому електронномумікроскопі найбільший інтерес представляють сигнали, створювані вторинними івідбитими електронами, оскільки вони міняються при зміні топографіїповерхні по мірі того, як електронний промінь сканує за зразком. Вториннаелектронна емісія виникає в обсязі поблизу області падіння пучка, щодозволяє отримувати зображення з відносно високим дозволом. Об'ємністьзображення виникає за рахунок великої глибини фокуса растрового електронногомікроскопа, а також ефекту відтінення рельєфу контрасту у вториннихелектронах. Можливі й інші типи сигналів, які виявляються такожкорисними у багатьох випадках [3].
Заклопотані електрони. При впливі зонда частинагенеруються електронів залишається в об'ємі зразка (рис. 2). Так, при енергіяхпервинного пучка 10 ... 20 кеВ приблизно 50% від загального числа утворюютьсявторинних та відбитих електронів досягають поверхні зразка і покидають її.Що залишилися електрони утворюють струм поглинених електронів (рис. 1). Його величинадорівнює різниці між струмом зонда і струмами відображених і вторинних електронів.Ця різниця є сигналом для отримання зображення, на яке надаютьвплив як топографічний, так і композиційний ефекти.
Заклопотані електронигенеруються у великому обсязі (рис. 2). Роздільна здатність при отриманнізображень у цьому випадку має такий же порядок, як і для відображенихелектронів. Даний метод отримання зображень використовується рідко через малуроздільної здатності.
електроннийрастровий мікроскопічний мікроскоп
2.1 Різновиди растровогоелектронного мікроскопа
Відбивний РЕМ.
Відбивний РЕМпризначений для дослідження масивних зразків. Оскільки контраст,виникаючий при реєстрації відбитих, тобто назад-розсіяних, і вториннихелектронів, пов'язаний в основному з кутом падіння електронів на зразок, назображенні виявляється поверхнева структура.
Інтенсивність зворотногорозсіювання і глибина, на якій воно відбувається, залежать від енергії електронівпадаючого пучка. Емісія вторинних електронів визначається, в основному складомповерхні і електропровідністю зразка. Обидва ці сигналу несуть інформацію прозагальних характеристиках зразка. Завдяки малій збіжності електронного пучкаможна проводити спостереження з набагато більшою глибиною різкості, ніж при роботізі світловим мікроскопом, та отримувати прекрасні об'ємні мікрофотографіїповерхонь з досить розвиненим рельєфом. Реєструючи рентгенівське випромінювання,испускаемое зразком, можна на додаток до даних про рельєф отримувати інформаціюпро хімічний склад зразка в поверхневому шарі глибиною 0,001 мм.
Про склад матеріалу наповерхні можна судити і по обмірюваної енергії, з якою емітуються ті чиінші електрони. Всі складності роботи з РЕМ обумовлені, в основному, йогосистемами реєстрації та електронної візуалізації. У приладі з повним комплексомдетекторів, поряд з усіма функціями РЕМ, передбачається робочий режимелектронно-зондового мікроаналізатора.
Растровий просвічуванийелектронний мікроскоп.
Растровий просвічуванийелектронний мікроскоп (РПЕМ) - це особливий вид РЕМ, розрахований на тонкізразки. Оскільки зображення формується біжучим пучком (а не пучком,висвітлюють весь досліджуваний ділянку зразка), потрібно високоинтенсивнийджерело електронів, щоб зображення можна було зареєструвати заприйнятний час. У РПЕМ високого дозволу використовуються автоелектроннаемітери високої яскравості. У такому джерелі електронів створюється дуже сильнеелектричне поле поблизу поверхні загостреною травленням вольфрамовоїзволікання дуже малого діаметру. Це поле буквально витягає мільярдиелектронів з дротика без всякого нагрівання. Яскравість такого джерела майже в10 000 разів більше, ніж джерела з нагрівається вольфрамової дротом, агенеровані ним електрони можуть бути сфокусовані в пучок діаметром менше 1 нм.Були навіть отримані пучки, діаметр яких близький до 0,2 нм.
автоелектронна джереламожуть працювати тільки в умовах надвисокого вакууму (при тисках нижче Па),в яких повністю відсутні такі забруднення, як пари вуглеводнів іводи, і стає можливим отримання зображень з високим дозволом.Завдяки таким надчистих умовами можна досліджувати процеси і явища,недоступні ЕМ із звичайними вакуумними системами.
Дослідження в РПЕМпроводяться на надтонких зразках. Електрони проходять крізь такі зразкимайже без розсіювання. Електрони, розсіяні на кути більше декількох градусівбез уповільнення, реєструються, потрапляючи на кільцевій електрод, розташованийпід зразком. Сигнал, що знімається з цього електрода, сильно залежить від атомногономери атомів в тій об...
