Сканирующая электронная микроскопия

Введение 3
1. Сканирующая электронная микроскопия 5
1.1. Принцип работы 5
1.2. Источник излучения 8
1.3. Детекторы 11
1.3.1. Сцинтилляционный детектор 11
1.3.2. Полупроводниковый детектор 13
1.3.3. Детектор излучения катодолюминесценции и регистрация рентгеновского излучения 13
1.4. Взаимодействие электронного пучка с веществом 14
1.4.1. Основные механизмы потерь энергии электронов в веществе (упругие и неупругие потери) 14
1.5. Основные механизмы формирования изображения в СЭМ 16
1.5.1. Отраженные электроны 16
1.5.2. Вторичные электроны 19
1.5.3. Рентгеновское излучение 21
1.5.4. Оже-электроны 24
1.5.5. Катодолюминесценция и наведенный ток 24
1.6. Область взаимодействия электронов зонда с веществом 25
1.7. Основные механизмы формирования изображения в СЭМ 29
1.7.1. Контраст, определяемый атомным составом мишени и топографический контраст 29
1.7.2. Контраст каналирования электронов 30
1.7.3. Магнитный контраст 31
1.7.4. Потенциальный (вольтовый) контраст 32
1.8. Подготовка объектов для исследований и особые требования к ним 33
2. Энерго-дисперсионный анализ 34
2.1. Физические основы рентгеноспектрального микроанализа 34
2.2. Устройство и работа рентгеноспектрального микроанализатора 37
2.3. Подготовка объектов для исследований и особые требования к ним 38
2.4. Технические возможности рентгеноспектрального микроанализатора 40
Заключение 43
Список литературы 44

Весь текст будет доступен после покупки

«В течение последних десятилетий электронная микроскопия нашла свое применение в различных областях науки и производства. Сегодня сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) широко применяются в традиционных исследованиях материалов электронной и полупроводниковой индустрии, а также биологии, химии и других естественных науках. Современные СЭМ имеют ряд преимуществ перед традиционной световой микроскопией и другими аналитическими методами, такие как улучшенные возможности разрешения, высокая глубина фокуса, использование различных контрастирующих методов для создания изображения.»
«Все это делает СЭМ уникальным инструментом для анализа различных материалов. Развитие инструментов с возможностью VP-режима (от Variable Pressure) сильно расширило возможности применения СЭМ. Если ранее к исследуемым методом СЭМ образцам предъявлялись достаточно жесткие требования по электропроводности, пористости, стабильности под действием электронного луча и др., то в настоящее время загрязненные, влажные, сильно газящие или непроводящие образцы можно с легкостью наблюдать под микроскопом без каких-либо повреждений и специальной подготовки (предварительная дегазация, нанесение электропроводящих покрытий и т.п.). Конструкция современных СЭМ позволяет уменьшать энергию и ток электронного луча до таких величин, пока не будет получено равновесие между абсорбируемым и испускаемым зарядом на образце. Подобная процедура дает возможность наблюдать непроводящие и полупроводниковые объекты. Уменьшенная энергия электронного луча позволяет электронам проникать не так глубоко в материал. Это дает возможность получать поверхностно-специфичное изображение образца. Применение низких ускоряющих напряжений стало необходимым для полупроводниковых производств и в разработках новых материалов.»
«Во время сканирования поверхности электронным лучом вторичные продукты образуют так называемую зону возбуждения, которая используется для последующего анализа. Для получения изображения чаще всего используются сигналы, произведенные вторичными электронами и обратно отраженными электронами. Кроме этого, для идентификации состава материала часто используется анализ спектра рентгеновского излучения, возникающего в результате торможения электронов. Для анализа используются энерго-дисперсионные и волновые спектрометры. Если в результате взаимодействия электронного луча с поверхностью образца происходит испускание энергии в оптическом диапазоне, полученный сигнал может быть записан с помощью катодолюминесцентного детектора.»
«Информация, полученная с помощью анализа спектра светового излучения, может также применяться для получения характеристик материала. Электрический ток, протекающий по образцу, тоже может быть использован для получения изображения. В случае исследования достаточно тонких образцов, электроны, прошедшие через образец, могут быть также использованы для получения изображения с помощью специального детектора. Таким образом, большое количество информации может быть получено с помощью использования различных систем детектирования. В зависимости от задачи и анализируемого образца, следует определить подходящий источник сигнала и соответствующий ему детектор.»
«В данной работе будут рассмотрены вопросы получения изображения с помощью детекторов вторичных электронов, обратно отраженных электронов, а также исследования состава образца с использованием энерго-дисперсионного детектора.»

Весь текст будет доступен после покупки

1. Сканирующая электронная микроскопия
1.1. Принцип работы

Принципиально идея построения электронного микроскопа была сформулирована в 1935 году М.Кнолем (идея оптического сканирующего микроскопа была ранее высказана и реализована одним из создателей современного телевидения В.К.Зворыкиным в 1924 году) [ , ]. Согласно этой идее изображение объекта формируется последовательно по точкам и является результатом взаимодействия электронного пучка (зонда) с поверхностью образца. Каждая точка образца последовательно облучается сфокусированным электронным пучком, который перемещается по исследуемой поверхности подобно сканированию электронного луча в телевизионных системах [ , ].

Весь текст будет доступен после покупки

Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. – М. : Мир, 1989.
M.Knoll Static Potential and SecondaryEmission of Bodies Under Electron Irradiation Z.Tech.Physik,16,467-475,1935
Власов А. И., Елсуков К. А., Панфилов Ю. В. Методы микроскопии. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. – 280 с. (Библиотека «Наноинженерия» : в 17 кн. Кн. 1).
V.K.Zworykin, J.Hiller, R.L.Snyder A Scanning Electron Microscope In ASTM bull.,117,15-23,1942
Дж.Гоулдстейн, Х.Яковиц Практическая растровая электронная микроскопия М. Мир, 1978
П.Хирш, А.Хови, Р.Николсон, Д.Пэшли, М.Уэлан, Электронная микроскопия тонких кристаллов, Москва,Мир,1968,с.574
Бакеева Р. и др. Сертификация лиотропной нанопродукции с использованием метода малоуглового рассеяния нейтронов. – Litres, 2017.
C.E.Hall Introduction to Electron Microscopy, New York: McGraw-Hill, (1966)
J.W.S.Hearle, J.T.Sparrow, P.M.Cross The Use of the Scanning Electron Microscope, Oxford: Pergamon Press, (1972)
I.M.Watt The Principles and Practice of Electron Microscopy Cambridge University Press,Cambridge,1985
И.М.Бронштейн, Б.С.Фрайман Вторичная электронная эмиссия Москва: Наука,1969
Л.Н.Добрецов, М.В.Гомоюнова Эмиссия электронов Москва: Физ.-мат.-лит.,1966
И.М.Бронштейн, Б.С.Фрайман Вторичная электронная эмиссия Москва: Наука,1969

Весь текст будет доступен после покупки