Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Аналитическая химия -> Гоулдстейн Дж. -> "Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1" -> 47

Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1 - Гоулдстейн Дж.

Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч., Лифшин Э. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Книга 1 — М.: Мир, 1984. — 303 c.
Скачать (прямая ссылка): rastelektrmicroanaliz1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 90 >> Следующая


Другими словами, если используется ток пучка порядка Ю-10 А, все объекты с контрастом менее 0,05 (5%) на уровне фона теряются в шуме.

4.6.2. Стратегия получения изображений в РЭМ

Пороговое уравнение (4.32) и уравнение яркости $ = 4i3/n2d2a2 А/(см2-ср) образуют основу стратегии получения оптимального изображения в РЭМ. Пороговое уравнение связывает основные свойства детекторной системы образца (пучка), т. е. контраст и эффективность сбора, с параметрами микроскопа, т. е. током пучка и временем кадровой развертки. Уравнение яркости связывает этот ток лучка с минимальным размером зонда и расходимостью, которые могут быть получены.

Для иллюстрации стратегии планирования эксперимента по получению изображения в РЭМ рассмотрим следующую ситуацию. Мы хотим получить изображение плоского, полированного образца, который наблюдается с торца. Образец состоит из чередующихся слоев алюминия и железа различной толщины. Мы хотим знать минимальный ток пучка, необходимый для получения фотографического снимка этой структуры, и наиболее тонкие детали, которые могут быть получены на изображении. Из обсуждавшегося (ранее контраста от атомного номера мы знаем, что в режиме отраженных электронов контраст между алюминием и железом составляет приблизительно 0,45 (45%) (табл. 4.4). Если предположить, что эффективность сбора равна 0,25, то пороговый ток пучка для получения изображения с уровнем контраста 0,45 будет равен 7,9-10-13 А. Если мы предположим далее, что тончайшие детали, которые могут быть получены на изображении, соизмеримы с размером зонда, то для расчета размера электронного зонда, несущего данный ток, может быть использовано уравнение яркости. Для яркости 5-Ю4 А/(ом2-ср) и расходимости Ю-2 рад (диафрагма разме- Формирование изображения в РЭМ

157

ром 200 мкм, рабочее расстояние 10 мм) минимальный размер зонда d равен 2,5 нм (25 А). Этот размер зонда в действительности существенно уширяется за счет аберраций линзы, и область генерации сигнала значительно увеличивает эффективный размер зонда. Теперь рассмотрим такую же структуру со слоями платины и золота. Для такой структуры контраст равен лишь 0,0041 (0,41%) (табл. 4.4). Пороговый ток пучка теперь возрастает до 9,5-Ю-9 А. Минимальный размер зонда, несущего такой ток, возрастает до 280 нм (2800 А). Таким образом, для того чтобы отобразить низкий уровень контраста, мы вынуждены существенно увеличить ток пучка, для того чтобы удовлетворить пороговому уравнению, и платой за это является необходимость работать при больших размерах пучка с последующей потерей в тонкой структуре изображения.

4.6.3. Ограничения разрешения

Предельное разрешение, получаемое на изображении в РЭМ, может ограничиваться любым из следующих факторов: 1) работой электронно-оптической системы в приборе, 2) контрастом, создаваемым образцом и детекторной системой, и 3) областью генерации сигнала в образце. Рассмотрим примеры для каждого случая.

4.6.3.1. Ограничения, накладываемые электронной оптикой

Рассмотрим образец, который создает контраст величиной 1,0 (100%) (например, частицы тяжелого металла, такого, как золото, на подложке из легкого элемента, такого, как бор), или край объекта, расположенного поперек цилиндра Фарадея. Положим, что эффективность сбора сигнала составляет 0,25 (25%). Пороговый ток пучка для фотографирования при кадровой развертке в 100 с составил бы 1,6-Ю-13 А [уравнение (4.32)]. Если яркость пучка составляет 5-Ю4 А/(см2-С|р) (типичный (вольфрамовый V-образный HCToqiHHK при ускоряющем напряжении в 20 кэВ), а расходимость равна 5-10^3 ,рад (диафрагма размером 100 мкм при рабочем ,расстоянии 1 см), то минимальный размер зонда, даваемый уравнением яркости, составит 2,3 нм. Аберрации линзы приводят к существенному расширению зонда:

дифракция: гід=1,22 Я/а. Для пучка с энергией 20 кэВ и а = 5 • 10-3 й?д=2,1 нм;

хроматическая аберірация: dxp= {&Е/Е0) Схра. Для Д?=2 эВ и Cxp = O,8 см dxр=4 нм;

сферическая аберрация: с?Сф='/2 Ссфа3. Для Ссф=2 см ^сф= 1,3 нм. 158

Г лава З

Добавляя эти вклады в квадратуре, мы получили бы реальный диаметр зонда, равный 5,2 нм (52 А). Таким образом, даже с образцом, который создает максимальный контраст, и с детектором, имеющим ,достаточную эффективность сбора, наименьший размер зонда и наилучшее разрешение, которое можно было бы получить, составляет приблизительно 5 нм. Разрешение можно улучшить лишь при использовании лучших линз (с меньшими Cxp и Ссф) и электронной пушки большей яркости. Исследование разрешения по краю объекта, демонстрируемого в действительности коммерческими приборами, дает типичные значения в диапазоне 3—10 нм.

4.6.3.2. Ограничения из-за контраста

Более сильное влияние на пространственное разрешение оказывает формирование контраста, генерируемого в действительности типичными образцами. В табл. 4.5 содержатся значения величин минимального размера зонда, предсказанные на основе порогового уравнения и уравнения яркости для значений контраста от 1,0 до 0,001. Многие образцы, представляющие практический интерес, дают контраст от 0,01 до 0,10. Для таких образцов пространственная неоднородность находится в области 230—23 «м (2300—230 A). Такой недостаток контраста с образца часто ограничивает устройство РЭМ. Таким образом, несмотря на то что мы способны различать тонкие пространственные детали на некоторых сильноконтрастных образцах или на краях образца, где имеется сильный контраст, пространственное разрешение может быть значительно хуже для типичных образцов. Оператор электронного микроскопа может предполагать, что микроскоп не в порядке, если имеется плохое пространственное разрешение, но чаще сам образец ограничивает возможности прибора.
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 90 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама