2.1. Электронная микроскопия

Электронная микроскопия позволяет с помощью электронного микроскопа исследовать микроструктуру тел при увеличениях до многих сотен тысяч раз (вплоть до атомно-молекулярного уровня), изучить их локальный состав и локализованные на поверхностях или в микрообъёмах тел электрические и магнитные поля (микрополя). Кроме этого, электронная микроскопия - это самостоятельное научное течение, направленное на:

- усовершенствование и разработку новых электронных микроскопов и других корпускулярных микроскопов (например, протонного микроскопа) и приставок к ним;

- разработку методик препарирования образцов, исследуемых в электронных микроскопах;

- изучение механизмов формирования электроннооптических изображений;

- разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью электронных микроскопов.

Методика электронной микроскопии. Область применения электронной микроскопии

В качестве объектов исследований электронная микроскопия использует в основном твёрдые тела. Образцы толщиной от 1 нм до 10 мкм (тонкие плёнки, фольга, срезы и т. п.) изучаются в просвечивающих электронных микроскопах (ПЭМ), в которых электроны с энергиями от 1 кэв до 5 Мэв проходят сквозь объект. Непросвечивающие электронные микроскопы: растровые (РЭМ), зеркальные, ионные и электронные проекторы исследуют структуру массивных тел толщиной существенно больше 1 мкм.

Можно изучать порошки, микрокристаллы, частицы аэрозолей и т. д., нанеся их на подложку: тонкую плёнку для исследования в ПЭМ или массивную подложку для исследования в РЭМ.

С помощью специальных газовых микрокамер — приставок к просвечивающему или растровому электронному микроскопу — можно изучать жидкие и газообразные объекты, неустойчивые к воздействию высокого вакуума, в том числе влажные биологические препараты. Радиационное воздействие облучающего электронного пучка довольно велико, поэтому при исследовании биологических, полупроводниковых, полимерных и т. п. объектов необходимо тщательно выбирать режим работы электронного микроскопа, обеспечивающий минимальную дозу облучения.

Кроме статических объектов электронная микроскопия позволяет изучать различные процессы в динамике их развития: рост плёнок, деформацию кристаллов под действием переменной нагрузки, изменение структуры под влиянием электронного или ионного облучения и т. д. . Электрон имеет малую инерционность. Это дает возможность исследовать периодические во времени процессы, такие как перемагничивание тонких магнитных плёнок, переполяризацию сегнетоэлектриков, распространение ультразвуковых волн и т. д., применяя методы стробоскопической электронной микроскопии. Электронный пучок «освещает» образец импульсами, синхронными с подачей импульсного напряжения на образец, благодаря чему на экране прибора фиксируется определенная фаза процесса. Предельное временное разрешение при этом может составлять около 10-15 сек для просвечивающего электронного микроскопа (практически реализовано разрешение ~ 10-10 сек для просвечивающего и растрового электронного микроскопа).

Электронные микроскопы используются и в технологических целях (например, для изготовления микросхем методом фотолитографии).