Сканирующая электронная микроскопия. Растровый электронный микроскоп прибор, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким (до. - презентация

1 сканирующая электронная микроскопия

2 Растровый электронный микроскоп прибор, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким (до 0,4 нанометра) пространственным разрешением, также информации о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв. Основан на принципе взаимодействия электронного пучка с исследуемым объектом.

3 Современный РЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат до крат, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов.

4 Схема сканирующего электронного микроскопа.

5 Основные типы сигналов, которые генерируются и детектируются в процессе работы РЭМ: ВТОРИЧНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ ОТРАЖЁННЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ ПРОШЕДШИЕ ЧЕРЕЗ ОБРАЗЕЦ ЭЛЕКТРОНЫ, В СЛУЧАЕ УСТАНОВЛЕННОЙ STEM-ПРИСТАВКИ ДИФРАКЦИИ ОТРАЖЁННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ПОТЕРИ ТОКА НА ОБРАЗЦЕ ТОК, ПРОШЕДШИЙ ЧЕРЕЗ ОБРАЗЕЦ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СВЕТОВОЙ СИГНАЛ

6 Вторичные и Обратнорассеянные Вторичными электронами обычно называют электроны, эмитированные мишенью при бомбардировке её первичным электронным пучком. Такие электроны имеют энергию 50 эв отраженные электроны могут возникать как в результате однократного упругого отражения, так и в актах малоуглового многократного рассеяния.

7 Разрешение ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ СКАНИРУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА ЗАВИСИТ КАК ОТ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, ТАК И ОТ РАЗМЕРА ОБЛАСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ЗОНДА С ОБРАЗЦО ТИПИЧНОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ~ 2-3 НМ

8 На 2009 год наилучшее разрешение было достигнуто на микроскопе Hitachi S-5500 и составило 0,4 нм при напряжении 30 кВ.

9 Характеристики современного растрового микроскопа РАЗРЕШЕНИЕ ПРИ ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ ДИСТАНЦИИ 0,8 НМ ПРИ 15 КВ 0,8 НМ ПРИ 2 КВ 0.9 НМ ПРИ 1 КВ 1,5 НМ ПРИ 200 В РАЗРЕШЕНИЕ В ТОЧКЕ СХОЖДЕНИЯ 0,8 НМ ПРИ 15 КВ 0,9 НМ ПРИ 5 КВ 1,2 НМ ПРИ 1 КВ

10 ограничения и недостатки, которые особенно сильно проявляются в субмикронном и нанометровом диапазонах измерений: 1. НЕДОСТАТОЧНО ВЫСОКОЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ; 2. СЛОЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ, ОБУСЛОВЛЕННАЯ В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ ТЕМ, ЧТО ВЫСОТА РЕЛЬЕФА В РЭМ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРУГОГО И НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ЗАВИСИТ ОТ ГЛУБИНЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ; 3. НЕОБХОДИМОСТЬ НАНЕСЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ТОКОСЪЕМНОГО СЛОЯ НА ПЛОХОПРОВОДЯЩИЕ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЭФФЕКТОВ, СВЯЗАННЫХ С НАКОПЛЕНИЕМ ЗАРЯДА; 4. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ТОЛЬКО В УСЛОВИЯХ ВАКУУМА; 5. ВОЗМОЖНОСТЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗУЧАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧНЫМ СФОКУСИРОВАННЫМ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ.

11 применение РАСТРОВЫЕ МИКРОСКОПЫ ПРИМЕНЯЮТСЯ КАК ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТРУМЕНТ В ФИЗИКЕ, ЭЛЕКТРОНИКЕ, БИОЛОГИИ, ФАРМАЦЕВТИКЕ, МЕДИЦИНЕ, МАТ ЕРИАЛОВЕДЕНИИ, И Т. Д.ФИЗИКЕЭЛЕКТРОНИКЕБИОЛОГИИФАРМАЦЕВТИКЕМЕДИЦИНЕМАТ ЕРИАЛОВЕДЕНИИ ИХ ГЛАВНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЛУЧЕНИЕ УВЕЛИЧЕННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ОБРАЗЦА И/ИЛИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБРАЗЦА В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИСТРИРУЕМЫХ СИГНАЛАХ. СОПОСТАВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В РАЗНЫХ СИГНАЛАХ, ПОЗВОЛЯЮТ ДЕЛАТЬ ВЫВОД О МОРФОЛОГИИ И СОСТАВЕ ПОВЕРХНОСТИ.

12 чистый продукт однослойных углеродных нанотрубок

13 Снежинки

14 Излом сплава алюминия

15 Литература: 1. H. BUSCH. BERECHNUNG DER BAHN VON KATHODENSTRAHLEN IM AXIALSYMMETRISCHEN ELEKTROMAGNETISCHEN FELDE // DANS ANNALEN DER PHYSIK, VOL. 386, NO 25, 1926, P M. KNOLL, E. RUSKA. DAS ELEKTRONENMIKROSKOP // DANS ZEITSCHRIFT FÜR PHYSIK A HADRONS AND NUCLEI, VOL. 78, 1932, P M. KNOLL. AUFLADEPOTENTIEL UND SEKUNDÄREMISSION ELEKTRONENBESTRAHLTER KÖRPER // ZEITSCHRIFT FUR TECHNISCHE PHYSIK. 16, (1935) 4. M. VON ARDENNE. DAS ELEKTRONEN-RASTERMIKROSKOP // ZEITSCHRIFT FÜR PHYSIK A HADRONS AND NUCLEI, 108 (9-10) : , E. RUSKA. THE EARLY DEVELOPMENT OF ELECTRON LENSES AND ELECTRON MICROSCOPY. HIRZEL, STUTTGART, 1980, ISBN K.C.A. SMITH, CHARLES OATLEY: PIONEER OF SCANNING ELECTRON MICROSCOPY, EMAG '97 PROCEEDINGS, IOP PUBLISHING LT, 1997