Приборы неразрушающего контроля
геодезическое и строительное оборудование

с пн-пт. 8:00-17:00 (МСК)

меню
0
меню

Стереоскопические сканирующие электронные микроскопы: устройство, конструкция и принцип работы

При всех плюсах настольных оптических микроскопов, даже инспекционных бинокуляров и тринокуляров, использующих цифровую камеру, их возможности не беспредельны, так как ограничены длиной волны светового диапазона. Намного большее разрешение дают модели, в которых вместо света используется пучок электронов. Электронный стереоскопический микроскоп способен увеличивать предметы в 106 раз и выводит на монитор четкое объемное изображение нанообъектов. Каков принцип работы и конструкция такого прибора, в каких сферах он используется, вы узнаете из статьи.

Как устроен электронный микроскоп

Конструкция такого устройства почти не отличается от обычной оптики. Главное отличие – это то, что вместо света используется пучок быстрых электронов. Поэтому основными компонентами прибора являются электронная пушка и система электромагнитных линз. Первая предназначена для создания пучка быстрых электронов, вторая – для его преломления и фокусировки в нужном месте. Оба компонента размещены в колонне, где в процессе работы поддерживается вакуум давлением 10-2–10-3 Па. Электронная пушка и электромагнитные линзы выполняют ту же функцию, что источник света и оптическая система в обычном микроскопе.

Принцип работы

При исследовании нанообразца пучок электронов может сканировать поверхность образца или просвечивать его структуру. Соответственно, все приборы такой категории делятся на две группы.

Сканирующие электронные микроскопы.

Пучок электронов фокусируется на поверхности исследуемого объекта в виде пятна диаметром не более 5 нм. В процессе перемещения пятна исследуется весь образец. Принцип работы – телевизионная развертка тонкого луча по поверхности всего объекта (как в старых ламповых телевизорах) и передача изображения на специальную поверхность. В сканирующих электронных микроскопах применяются следующие принципы микроскопии:

  • зондовая. Предусматривает использование оптического зонда или специальной иглы, соприкасающихся с изучаемой поверхностью. Одной из разновидностей такого способа является туннельная микроскопия. Зондирование осуществляется на расстоянии не более 0,1 нм от поверхности. На иглу, которая зондирует объект, подается потенциал, в результате чего возникает туннельный ток;
  • конфокальная лазерная. Она позволяет получать изображение как поверхности объекта, так и на его заданной глубине. Использование такого способа дает информацию о послойном строении исследуемого образца и его структуре.

Просвечивающие электронные микроскопы. В отличие от сканирующих моделей, они предназначены только для работы с объектами малой толщины. Пучок быстрых электронов, созданный электронной пушкой, проходит через изучаемый объект, взаимодействуя с ним. Прошедшие через образец электроны фокусируются на поверхности, где формируется изображение. Это могут быть фотопластинка, флюоресцентный экран или другое устройство. Так как электроны имеют намного меньшую длину волны, чем видимый свет, они дают возможность изучать объекты на молекулярном и атомарном уровнях.

Сфера применения

Электронные микроскопы применяются везде, где требуется изучение образцов в очень высоком увеличении. Основные сферы использования – это:

  • материаловедение – для изучения свойств металлов и неметаллов, разработки новых материалов;
  • прикладная физика – исследование атомарной и молекулярной структуры веществ, в том числе после негативных внешних воздействий;
  • биология – изучение строения клеток и их компонентов.

Кроме этого, электронный микроскоп получил применение в микроэлектронике, органической химии, цитогенетике и ряде других направлений, требующих высокого разрешения и четкости изображения.

  • Читайте также
^