Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Длина волны характеристических линий и потенциал возбуждения К-серии ряда элементов. 1 страница




Заключение (1 час).

 

 

Фокусировка потока электронов в пучок для получения необходимого фокусного пятна достигается оптимальным выбором электрического поля в межэлектродном пространстве, формой катода и его размещением в углублении фокусирующего электрода. Форма и размер катода в значительной степени определяют форму и размеры действительного фокусного пятна которое является основным показателем свойств трубки.

На рис.5.3 приведены конфигурации прямонакальных катодов рентгеновских трубок для формирования электронных пучков различного профиля. Катод в виде цилиндрической спирали (а) применяется в электронно-оптических системах (ЭОС), формирующих ленточные электронные пучки. Спираль аналогичной конфигурации (б) применяется также для формирования радиального пучка в трубках коаксиальной конструкции. Катод в виде плоской архимедовой спирали (в) используют в системах формирования осесимметричных электронных пучков. Разновидностью такого катода является спираль, витки которой расположены по конической поверхности. V-образный катод (е) используют в ЭОС, для формирования пучков малого диаметра, поскольку концы такого катода имеют низкую температуру, эмиссия электронов происходит преимущественно с вершины катода. Ω-образные катоды применяют в некоторых

а б в г д

Рис.5.3. Конструкции прямонакальных катодов: а) цилиндрическая спираль; б)-цилиндрическая спираль с внутренней траверсой; в) архимедова спираль, г) петлевой Ω-образный и д) V-образный катоды.

рентгеновских трубках для получения фокусных пятен кольцевой формы малого (г) и большого (д) диаметра. Учитывая, что мощность рентгеновских трубок в основном ограничена тепловым режимом анода, а не плотностью тока с катода, в качестве источника электронов используют термокатоды из чистого либо карбидированного торированного вольфрама, при этом, плотность тока эмиссии может составлять 0,3-0,7 А/см2 при эффективности 2-10 мА/Вт. В рентгеновских трубках предназначенных для структурного анализа, где должно быть исключено загрязнение мишени на аноде материалом катода, при его термическом испарении, использую катоды с более низкой рабочей температурой. В этом случае применяются карбидированные торированные вольфрамовые катоды.

В трехэлектродных управляемых импульсных рентгеновских трубках применяются, как правило, оксидные подогревные катоды торцевой конструкции. Данные катоды позволяют получить в импульсном режиме плотность тока эмиссии 8-10 А/см2. Нанесение оксидного слоя при изготовлении таких катодов производится с помощью плазмотрона. Для получения больших импульсных токов в импульсных рентгеновских трубках микро и наносекундного диапазона применяются ненакаливаемые катоды (гребенки различной конфигурации) работающие в режиме автоионной либо взрывной электронной эмиссии. При работе катода в режиме взрывной эмиссии длительность процессов 10-10-10-8 с, а плотность тока достигает 107-108 А/см2.

 

1.1.3 Области применения и конструктивные

особенности рентгеновских трубок.

 

Рентгеновская диагностика – просвечивание материалов и биологических объектов рентгеновским излучением с целью исследования их внутреннего строения. Этот метод основан на изучении теневой картины, возникающей вследствие различного ослабления излучения при прохождении через объект исследования.

Рентгеновская дефектоскопия материалов позволяет установить в исследуемом образце (сварные швы, литые детали и др.) наличие макроскопических дефектов (пор, трещин и т.д.). Теневую картину обычно регистрируют на фотопленке (рентгенография) или наблюдают на флюоресцирующем экране (рентгеноскопия).

Основными техническими характеристиками метода дефектоскопии являются:

1. Пространственная разрешающая способность. Зависит от размера фокусного пятна рентгеновской трубки и геометрии просвечивания. Для увеличения пространственной разрешающей способности необходимо использовать трубки с фокусным пятном малого размера, однако это требует уменьшения мощности трубки. Увеличение расстояния фокусное пятно-объект также улучшает эту характеристику. И то и другое ведет к уменьшению интенсивности излучения, прошедшего через объект, что вызывает необходимость увеличения времени экспозиции.

2. Контрастная чувствительность. Характеризует минимальную разницу в толщине или плотности составных частей исследуемого объекта. Зависит от спектрального состава рентгеновского излучения, геометрии просвечивания, характеристики приемников излучения, толщины и плотности объекта и др. Определяется экспериментально с помощью специальных эталонов.

3. Просвечивающая способность. Наибольшая толщина объекта в направлении просвечивания, дефекты которого могут быть зарегистрированы с определенной чувствительностью. Определяется проникающей способностью излучения, т.е. фактически ускоряющим напряжением на аноде рентгеновской трубки.

4. Размер поля облучения. Максимальный размер поверхности объекта, наблюдаемый на его поверхности без дополнительного перемещения.

Таким образом, общие требования к рентгеновским трубкам для дефектоскопии: малый размер фокусного пятна, большая мощность, широкий диапазон изменения анодного напряжения. Для удовлетворения этим требованиям при дефектоскопии самых разнообразных объектов - от микроэлектроники до судостроения, созданы серии приборов с различными номинальными напряжениями, мощностями и фокусными пятнами.

 

2.1.3. Двухэлектродные трубки для просвечивания.

 

На рис.6.3,а показана конструкция трубки, для просвечивания материалов, мощностью 1 КВтна напряжение 100 кВ. Трубка имеет линейное фокусноепятно. Вольфрамовая мишень массивного медного анода (2)наклонена к оси прибора под углом 700. Вакуумная оболочка трубки состоит из медного корпуса (7), в который впаян анод и бериллиевое окно для выпуска излучения, и стеклянного баллона (6). Корпус и баллон соединены между собой коваровыми (5)и промежуточным стальными (4)кольцами. Толстостенный корпус сильно ослабляет неиспользуемое излучение, идущее в радиальных направлениях; из

 
 

лучение в аксиальных направлениях поглощается анодом и фокусирующим устройством катода. Анод трубки заземляют, а высокий отрицательный потенциал на катод (3)и напряжение на нить накала подают с помощью цоколя. Заземленный анод охлаждают проточной водой непосредственноиз водопровода. В трубке используется, металлическая ножка, на которой смонтирован катодный узел. Применение такой конструкции в сочетании с баллоном, армирваным с обоих концов коваровыми кольцами, обеспечивает точную юстировку прибора.

 
 

а б

Рис. 6.3 Конструкция рентгеновских трубок для просвечивания.

Современные трубки для просвечивания материалов на более высокие напряжения мало отличаются конструктивно друг от друга. Примером может служить трубка мощностью 2,5 кВтна напряжение 250 кВ(рис. 6.3,б).

3.1.3. Импульсные рентгеновские трубки.

Трубки, применяемые в современной импульсной аппаратуре, можно разделить на два основных класса: с холодным катодом, работающим в режиме автэлектронной либо взрывной эмиссии, и с термокатодом. Основное назначение импульсной рентгеновской трубки - исследование процессов, протекающих с большой скоростью в оптически непрозрачных объектах. Исследуемый объект просвечивается очень короткими вспышками излучения, благодаря чему удается избежать «размазывания» снимка.

Рис. 7.3. Конструкция импульсной рентгеновской трубки для просвечивания.

 

Таким методом исследуются взрывные и детонационные явления; процессы электрического пробоя диэлектриков и динамического уплотнения материалов;

особенности распространения ударных волн в жидкостях и газах; изменения в структуре кристаллов при динамических воздействиях различных внешних факторов.

На рис 7.3 представлена конструкция импульсной трубки. Мишень (6)трубки выполнена из вольфрамового прутка диаметром 4 ммв виде массивной иглы, угол при вершине которой 140, а радиус закругления вершины 0,6 мм. Катодом служит шайба (3)из вольфрамовой фольги толщиной 20 мкм. Расстояние катод - анод равно 1,1 мм. Стальной экран (4), укрепленный на фланце 5, препятствует осаждению паров вольфрама, образующихся при разряде в трубке, на конический стеклянный баллон (2). Рентгеновское излучения выходит из трубки через бериллиевое окно (8)толщиной около 1 мм, впаянное в корпус (7). Откачка трубки производится через металлический штендель. Эмитированные катодом электроны тормозятся вблизи вершины мишени, благодаря чему диаметр эффективного фокусного пятна трубки получается небольшим - приблизительно 2,5мм.

 

 

4.1.3. Трубки для диагностики биологических объектов.

 

Рентгенодиагностика, основанная на изучении теневой картины просвечивания органов или частей человеческого тела, является одним из важнейших методов общеклинического распознавания заболеваний. В зависимости от способа преобразования рентгеновского изображения в видимое различают три основных метода рентгенодиагностики: рентгенографию, рентгеноскопию и флюорографию.

При рентгенографиикартину просвечивания фиксируют на фотопленке, которую затем рассматривают на просвет на негатоскопе.

 
 

В рентгеноскопииизображение получают и наблюдают на флюоресцирующем экране. В современной аппаратуре для этой цели все чаще начинают применять усилители рентгеновского изображения, позволяющие повысить

Рис. 8.3. Рентгеновская трубка с вращающимся анодом для просвечивания биологических объектов.

 

яркость наблюдаемой картины в 800 - 1200 раз.

Во флюорографии, широко используемой при массовом обследовании населения, теневое изображение фотографируют с экрана на пленку уменьшенных размеров (от 24 на 24 мм ).

В большинстве современных трубок для рентгенодиагностики применяют трубки с вращающимся анодом ( рис. 8.3. – 9.3).

Электронный пучок направляют на поверхность быстро вращающейся мишени эксцентрично. Эффективное фокусное пятно при вращении анода остается в пространстве неподвижным. Мощность, подводимая к мишени, распределяется по кольцевой поверхности значительно большей площади, чем при неподвижном аноде. Мишень охлаждается лучеиспусканием. Увеличение площади, бомбардируемой электронами, позволяет повысить мощность трубки.

Мишень (1)в виде вольфрамового диска диаметром (60-100) мм укреплена на валу (2), вращающемся в шарикоподшипниках (4). С валом жестко соединен массивный медный цилиндр (3), являющийся короткозамкнутым рото ром асинхронного двигателя. Статор двигателя надевают на анодную горловину баллона трубки снаружи. Вращающее магнитное поле статора наводит в роторе токи, при взаимодействии которых с полем возникает электромагнитный момент. Скорость вращения анода составляет 2600 об/мин.Секундная мощность трубки обычно равна 15 -20 кВтпри размере эффективного фокусного пятна 2 на 2 мм. Это в 8-10 раз больше, чем у трубок неподвижным анодом при том же размере фокусного пятна.

Рис. 9.3. Устройство вращающегося анода.

 

5.1.3. Трубки для рентгенотерапии.

 

Рентгенотерапия основана на использовании биологического действия рентгеновского излучения в лечебных целях. Установлено, что молодые, находящиеся в процессе роста клетки (например, клетки опухолей) более чувствительны к воздействию лучей, чем старые сформировавшиеся клетки. Поэтому путем облучения удается избирательно разрушить больные клеточные массы, практически не нанося вреда здоровым тканям и органам человека.

Исходя из особенностей взаимодействия излучения различной жесткости с тканями живого организма, рентгеновские трубки для терапии целесообразно разделить на трубки поверхностной терапии и высоковольтные трубки для глубинной терапии.

Приборы обоих типов используют в режиме длительного непрерывного включения, поэтому для сокращения времени облучения необходимо, чтобы они обладали большой мощностью. Особых требований к размеру фокусного пятна не предъявляется.

Трубки для поверхностнойтерапии рассчитывают на напряжение до 100 - 150 кВ. Среди них следует выделить группу приборов, предназначенных для получения очень мягкого интенсивного рентгеновского излучения, необходимого, например, при лечении кожных заболеваний. Такие трубки имеют црострельный анод с мишенью из рения (Z = 75) или золота (Z = 79). Сочетание тяжелоатомной мишени с тонким выходным окном из Be обеспечивает в непосредственной близости от окна высокую интенсивность тормозного излучения. Трубку, анод которой заземлен, располагают в небольшом защитном кожухе. Накал и высокое напряжение на катод подают тонким высоковольтным кабелем. Кожух с трубкой можно держать в руках, что очень удобно при пользовании прибором.

Для облучения органов, расположенных у поверхности тела, служат трубки большой мощности с бериллиевыми окнами.

При глубинной терапии, как указывалось, необходимо жесткое излучение с регулируемым в широком диапазоне спектром. Для его получения в области напряжений 200 - 2000 кВ используют рентгеновские трубки, которые на на

пряжение свыше 400 кВделают секционированными. Рентгенотерапию глубоко лежащих очагов осуществляют с помощью тормозного излучения, генерируемого ускорителем электронов. Для полостной терапии, когда фокусное пят

но прибора вводят непосредственно в полость больного органа служат трубки с

 
 

вынесенным полым анодом ( рис.10.3).

Рис. 10.3. Рентгеновская трубка с вынесенным полым анодом.

 

6.1.3. Рентгеновские трубки для радиационной химии

Одним из современных эффективных средств получения новых свойств материалов является радиационная технология. Радиационная технология основана на процессах, возникающих в веществах под воздействием ионизирующих излучений, и позволяет не только получать материалы с новыми эксплуатационными свойствами, но и решать экологические проблемы, вопросы экономии энергетических и топливных ресурсов. Основными направлениями использования радиационной технологии являются: модифицирование полимеров, полимеризация, очистка газов, стерилизация, обработка древесины и т.д. Для лабораторных исследований, а также для промышленной обработке тонких слоев некоторых органических материалов применяют рентгеновские трубки и созданные на их основе ускорительные трубки с выпуском электронного пучка. Как правило, эти приборы работают в диапазоне напряжений от 80 до 1000 кВ.

 
 

Конструкция импульсной трубки ИА9 для радиационно-химических исследований приведена на рис. 11.3. Катод (3)состоит из восьми параллельно расположенных лезвий, выполненных из вольфрамовой фольги толщиной 40 мкм.

Рис.11.3. Конструкция трубки для радиационной химии. 1-поддерживающая решётка; 2=выпускное окно; 3- катод; 4-металлический корпус; 5-стеклянный изолятор; 6- штенгель; 7-защитно декоротивное покрытие.

Выпуск электронного пучка производится через выпускное окно из титана (2), выполняющее одновременно функции анода трубки. Для механической прочности окна используется поддерживающая решетка большой оптической прозрачности. Вакуумная оболочка трубки состоит из металлического корпуса (4)и стеклянного изолятора конической формы (5). Штенгель трубки 6 служит также катодным выводом.

 

7.1.3. Рентгеноструктурный анализ.

 

Рентгеноструктурный анализ является наиболее распространенным экспериментальным методом исследования атомного строения кристаллических тел. Он основан на изучении дифракционной картины, возникающей при когерентном рассеянии рентгеновского излучения на исследуемом объекте. Для получения дифракционной картины необходимо мягкое излучение с длинами волн порядка характерного размера деталей атомной структуры кристалла.

В рентгеноструктурном анализе применяются следующие методы:

1. Метод Лауэ. Объект исследований - монокристалл. Облучение ведется узким пучком рентгеновского излучения с непрерывным спектром.

2. Метод вращения. Объект исследований - монокристалл. Облучение ведется узким пучком монохроматического излучения.

3. Метод порошков. Объект исследования - миниатюрные поликристаллические цилиндрики или пластины с гладкой шлифованной поверхностью. Облучение ведется узким монохроматическим пучком.

Метод широко расходящегося пучка. Используется для прецизионного измерения периода решетки и исследования структурного несовершенства монокристаллов. Облучение ведется широкорасходящимся монохроматическим пучком из «точечного» источника, который можно реализовать в двух вариантах:

а). Метод Косселя. Источник излучения находится на поверхности монокристалла.

б). Метод псевдокосселевских линий. Источник излучения находится на небольшом удалении от кристалла. Более распространен в силу большей простоты аппаратуры.

Дифракционная картина возникает только при рассеянии длинноволнового излучения в кристалле. Поэтому рентгеновские трубки для кристаллографических исследований должны создавать достаточно интенсивные пучки мягкого тормозного (по методу Лауэ) или характеристического (по прочим методам) излучения.

Мягкое тормозное излучение может быть получено с помощью трубок, работающих при относительно невысоких напряжениях. В целях повышения интенсивности пучка, в этих приборах используются тяжелоатомные мишени.

Длинноволновое характеристическое излучение может быть получено при изготовлении мишеней с небольшими и средними атомными номерами, потенциалы возбуждения К-спектра которых не превышают примерно 25 кВ. Поэтому номинальное напряжение рентгеноструктурных трубок обычно равно 50-60 кВ.

Принципиальной особенностью трубок, предназначенных для исследования монокристаллов методом псевдокосселевских линий, является их реализация на базе вынесенного прострельного анода, на анодной трубе в которой может быть установлена кассета обратной съемки, имеющая специальное отверстие в центре. Данная конструкция удовлетворяет налагаемым требованиям - малому фокусному расстоянию (до 3-4 мм) и возможности получения крупномасштабных рентгенограмм по методу обратной съемки.

Для анализа иными методами оптимальной является классическая конструкция трубок с бериллиевыми окнами и массивными анодами, охлаждаемыми проточной водой. Такие трубки характеризуются достаточно высокими номинальной мощностью и удельными нагрузками, что позволяет достигнуть приемлемой интенсивности рабочих пучков излучения.

8.1.3. Рентгеноспектральный анализ

Качественный и количественный рентгеноспектральный анализ широко при-

ме

 
 

няется для определения элементного состава различных веществ в

Рис. 12.3. Схема работы кристалл – дифракционного флуоресцентного спектрометра.

промышленности (металлургия, химия, горное дело и др.) и научных исследованиях. Наиболее распространенным является флуоресцентный метод рентгеноспектрального анализа. Он отличается большой производительностью, неразрушающим характером, экспресностью, и достаточно высокой чувствительностью.

Техника анализа основана на возбуждении линий флуоресцентного излучения элементов, содержащихся в исследуемом веществе (пробе), и последующем измерении длин волн и интенсивности этих линий. Измерение интенсивности производится относительным методом с использованием эталонов известного химического состава. По длинам волн аналитических линий осуществляется идентификация, а по их интенсивности -количественное определение элементов.

Для реализации флуоресцентного метода созданы и серийно выпускаются кристалл-дифракционные и бескристальные спектрометры с различными аналитическими возможностями.

В кристалл-дифракционных спектрометрах разложение элементов пробы в спектр флуоресцентного излучения и выделение их аналитических линий осуществляется с помощью плоских или изогнутых кристаллов. На рисунке схематично изображен принцип работы наиболее распространенного спектрометра - с плоским кристаллом-анализатором, выполненным по схеме Соллера.

Флуоресцентное характеристическое излучение пробы, возбужденное излучением рентгеновской трубки, проходит через многопластинчатый коллиматор и падает параллельным пучком на поверхность кристалла-анализатора с межплоскостным расстоянием d. Угол выбирают таким образом, чтобы для спектральной линии, характеризуемой длиной волны l, выполнялось условие дифракционного отражения Вульфа-Брегга nl = 2d sin .Отраженные от кристалла лучи с длиной волны l регистрируются детектором. Амплитуда электрического импульса, возникающего на выходе счетчика при регистрации фотона, пропорциональна энергии последнего. Пройдя через усилительный блок, импульсы попадают в электронно-вычислительное устройство, где осуществляется их селекция и счет. По скорости счета находят концентрацию соответствующего элемента в пробе.

С помощью современных флуоресцентных кристалл-дифракционных спектрометров можно определять концентрации практически всех веществ, начиная с фтора (Z=9), при их концентрации от (10-2 — 10-4)% до 100%. Погрешность анализа как правило не превышает 0,5-1,0%.

Поскольку светосила кристалл-дифракционной аппаратуры относительно невысока, используемые в ней трубки должны иметь большую, достигающую нескольких киловатт номинальную мощность. Работа трубок при столь большой мощности требует эффективного охлаждения анода проточной жидкостью.

 

9.1.3. Бескристальные спектрометры

Имеют существенно более простую конструкцию в силу использования вместо кристаллов: анализаторов других типов - дифференциальных детекторов, сбалансированных дифференциальных фильтров, полупроводниковых детекторов. Бескристальные спектрометры несколько уступают кристалл-дифракционным по энергетическому разрешению, однако обладают значительно более высокой светосилой, что позволяет использовать для возбуждения флуоресценции атомов трубки с мощностью на 2-3 порядка ниже мощности трубок, используемых в кристалл-дифракционной аппаратуре. Применяют малогабаритные трубки с прострельными анодами, работающими в режиме естественного охлаждения

2.3. Электронно-ионный микроскоп.

 

Одним из простейших электронно-вакуумных приборов принцип действия, которых основан на явлении автоэлектронной эмиссии являются автоэлектронный и автоионный микроскопы, иногда именуемые в специальной литературе как электронный либо ионный проекторы. Первоначальная идея автоэлектронного микроскопа (1937г.) принадлежит профессору Э.В.Мюллеру. Именно Мюллер предложил в 1951г и автоионный микроскоп как следствие развития его работ в период 1937-1951г. по повышению разрешающей способности автоэлектронного микроскопа. Большое значение автоионной микроскопии обусловлено тем, что с помощью данного метода можно различать отдельные атомы, находящиеся на поверхности твердого образца. Достигаемое при этом увеличение превышает ×106, и поэтому автоионная микроскопия нашла широкое применение в физических исследованиях. Не исключено, что в будущем этот метод исследования будет приспособлен и для некоторых биологических исследований. В настоящее время автоэлектронный микроскоп широко используется при исследовании поверхностей и поверхностных реакций. Поскольку при этом в процессе исследования один и тот же прибор можно использовать одновременно, как автоэлектронный и как автоионный микроскоп, считаем целесообразным, рассмотреть основные сходные черты в конструкции и различия в физическом принципе получения изображения атомной структуры поверхности при данных методах анализа.

Корпус микроскопа (рис. 13.3,б) представляет собой стеклянную либо кварцевую колбу, дно которой покрыто тонким слоем флюоресцирующего вещества, нанесенного на токопроводящую подкладку. По оси колбы в центре помещается анализируемый образец (рис.13.3,а), закрепленный на держателе между двумя электродами. Колба подключена к вакуумной системе, выбор которой определяется кругом задач при исследовании. При любом исследовании поверхности и поверхностных процессов, для того чтобы сохранить ее не загрязненной необходима система сверхвысокого вакуума ≥ 10-8Па (10-10мм рт ст). Однако приобретение такого оборудования требует существенных материальных затрат и сложности эксплуатации. Для большинства исследований подходит остаточное давление 10-5(Па) (10-7мм рт ст). Такой вакуум сравнительно легко достигают с помощью относительно недорогого высоковакуумного оборудования. Второй системой, с которой соединена колба, это система подачи изображающего газа (гелий либо аргон) в режиме молекулярного истечения. Если прибор работает в режиме автоэлектронного микроскопа, система напуска изображающего газа отключена. При работе прибора в режиме автоэлектронного микроскопа на исследуемый образец подается отрицательное, по отношению к флуоресцирующему экрану, высокое напряжение ≤30 кВ, а при работе в режиме автоионного микроскопа наоборот положительное напряжение такой же величины.

С помощью автоэлектронной либо автоэмиссионной микроскопии могут быть исследованы все материалы, обладающие заметной электропроводностью и имеющие температуру плавления выше 10000С. Легче всего изучать материалы с температурой плавления ≥20000С, и поэтому большинство выполненных исследований проведено для тугоплавких металлов. Основную методическую трудность составляет подготовка образца для исследований. Он изготавливается ся из проволоки с очень тонким острием. Острие получают в процессе электрохимического травления. Радиус закругления острия обычно составляет (50-100) нм. После закрепления образца на держателе (рис. 13.3) и размещении его в рабочем объеме описанной конструкции (рис. 13.3)проводят «тренировку образца», его нагревают, а в результате этого происходит перестройка поверхности острия. Строение поверхности острия после нагрева, на атомном уровне,

Рис.13.3. Схема трубки электронно - ионного микроскопа.

 

можно представить, проводя аналогию с рельефом поверхности полусферы, например, радиусом, около трех метров, построенной из уложенных правильными слоями кубиков с размером ребра 5см. Поверхность такой полусферы не является гладкой, а представлена набором плоских террас из граней, выступов и вершин ступенек.

При отрицательном потенциале на образце, который в данном случае является катодом (эмиттером электронов) напряженность поля вблизи поверхности острия можно оценить из равенства:

, (1.3)

где U 2*103 В разность потенциалов между катодом и флуоресцирующим экраном; r 50 нм радиус острия образца. Следовательно, напряженность электрического поля вблизи поверхности острия достигает в указанных условиях сотен миллионов вольт на сантиметр и обеспечивает развитие (холодной) автоэлектронной эмиссии. Электроны, испускаемые поверхностью острия, приобретают под действием сильного электрического поля радиальное ускорение и, устремляясь к флуоресцирующему экрану, бомбардируют его, вызывая свечение. Интенсивность свечения экрана в различных точках пропорциональна плотности электронного тока, которая в свою очередь, определяется плотностью первичного автоэлектронного тока с соответствующего места поверхности острия. Таким образом, распределение на экране светящихся точек соответствует многократно увеличенному локальному распределению точек на поверхности острия, с которых происходит автоэлектронная эмиссия. Кратность увеличения (m масштаб) в данном случае определяется из равенства:




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 714; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.052 сек.