Электронная микроскопия.

Появление электронного микроско­па стало новым этапом в развитии микроскопии благодаря повы­шению разрешающей способности по меньшей мере в 100 раз из-за использования вместо света потока движущихся электронов.

Электронный микроскоп (рис. 11) является своеобразной ко­пией светового микроскопа (по принципу устройства). Как и в световом микроскопе, в электронном микроскопе освещение обеспечивает источник света, формирующий изображение. Ин­тенсивность и собирание лучей осуществляются с помошью кон-денсорной линзы. Конечное изображение производит проекцион­ная линза в электронном микроскопе или окуляр в световом мик­роскопе. Основное различие между световым и электронным мик­роскопами заключается в том, что в качестве источника освещения для получения изображения в электронном микроско­пе¹, служит электронный пучок, а вместо стеклянных линз —маг­нитные или электростатические поля. В световом микроскопе изображение воспринимается глазом непосредственно, а в элект­ронном оно видимо только на флуоресцирующем экране. Изобра­жения в электронном микроскопе можно получить на фотоплас­тинке, помещаемой под экраном.

Электронный микроскоп обес­печивает возможность эффектив­ного визуального наблюдения и анализа структуры твердых тел неоднородного характера от 0,01 нм и менее до 10 нм.

Длина волн видимой области спектра лежит в пределах 0,4...0,7 мкм, следовательно, мак­симальное разрешение (половина длины волны), которое можно получить при помощи светового микроскопа, — около 0,2 мкм (200 нм). Волновые свойства также присущи электронам. При на­пряжениях 50... 100 тыс. В длина волны электрона составляет 0,0055... 0,0039 нм. По чисто техническим причинам получить тео­ретически максимальное разрешение, равное 0,002 нм, невозмож­но, и на практике оно не превышает 1...2 нм.

Основная часть электронного микроскопа включает в себя ряд магнитных линз, люминесцентный экран и фотографическую пластинку. Электрический ток проходит через вольфрамовую нить и вызывает эмиссию электронов. К нити приложено высокое отрицательное напряжение, что обеспечивает большую разницу потенциалов между нитью и заземленной пластиной анода. В этом поле электроны движутся к аноду, часть из них проходит че­рез отверстие в центре анода (центральная апертура) и формирует электронный луч, который фокусируется первой магнитной лин­зой (конденсорной) и освещает объект. Большая часть электронов проходит через объект без отклонения, часть электронов после столкновения с тяжелыми атомами выбивается из общего элект­ронного луча. В итоге образуется такая структура электронного луча, которая при дополнительной фокусировке дает изображение объекта.

Электроны, прошедшие через объект, фокусируются объектив­ной магнитной линзой, которая дает увеличенное изображение; третья магнитная линза (проекционная), в свою очередь, также увеличивает изображение, которое и попадает на экран. Если лю­минесцентный экран убрать, то луч попадает на фотопластинку.

Электронный микроскоп, создающий изображение при прохож­дении электронов через тонкопленочный образец, называют транс­миссионным или просвечивающим. В сканирующем электронном микроскопе первичный электронный луч, попадая на поверхность фиксированного, высушенного и покрытого тонким слоем металла объекта, вызывает различные вторичные излучения, интенсивность которых зависит от характеристик рельефа, электропроводности и химического состава. Полезное увеличение сканирующей элект­ронной микроскопии обычно не превышает 50 тыс. раз. С ее помо­щью получают трехмерное изображение изучаемого объекта.