Достоинства и недостатки РЭМ во вторичных и в первичных электронах

Преимущества атомно-силовой зондовой микроскопии в сравнении с туннельной.

В чем сложность исследования размера частиц порошкового материала методом атомно-силовой микроскопии.

Исследование частиц методом АСМ дает возможность исследовать размеры и форму частиц. Тем не менее, для получения достоверных данных необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на определение формы и размера частиц. К таким факторам относится возможность воздействия кантиливера с исследуемой частицой, в результате которого, незакрепленные на подложке частицы смешаются либо будут передвигаться за кантиливером, что приводёт к искажению получаемого изображения и, соответственно, к неточности в определении размера и формы.

Атомно-силовой микроскоп — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, с помощью атомно-силового микроскопа можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности. Принцип работы атомно-силового микроскопа основан на регистрации силового взаимодействия между поверхностью исследуемого образца и зондом. В качестве зонда используется наноразмерное остриё, располагающееся на конце упругой консоли, называемой кантилевером. Сила, действующая на зонд со стороны поверхности, приводит к изгибу консоли. Появление возвышенностей или впадин под остриём приводит к изменению силы, действующей на зонд, а значит, и изменению величины изгиба кантилевера. Таким образом, регистрируя величину изгиба, можно сделать вывод о рельефе поверхности.

Под силами, действующими между зондом и образцом, в первую очередь подразумевают дальнодействующие силы Ван-дер-Ваальса, которые сначала являются силами притяжения, а при дальнейшем сближении переходят в силы отталкивания.

Атомно-силовой микроскоп обладает рядом преимуществ. Так АСМ позволяет получить истинно трёхмерный рельеф поверхности. Кроме того, непроводящая поверхность, рассматриваемая с помощью АСМ, не требует нанесения проводящего металлического покрытия, которое часто приводит к заметной деформации поверхности, большинство режимов АСМ могут быть реализованы на воздухе или даже в жидкости. Данное обстоятельство открывает возможность изучения биомакромолекул и живых клеток. В принципе, АСМ в состоянии обеспечить реальное атомное разрешение в условиях сверхвысокого вакуума.

Достоинства:

1) простота приготовления образцов для исследования

2) сравнительно большая площадь изучаемой поверхности

3) большая глубина резкости

4) возможность наклонять образец в колонне микроскопа.

Недостатки:

1) требуется вакуум

2) псевдо трёхмерное изображение поверхности образца

3) необходимость покрытия (металлизации) непроводящих образцов, что неизбежно искажает их исходную природу.

Первичные электроны, проникающие в образец, взаимодействуют с электронами внешних оболочек атомов объекта, передавая им часть своей энергии. Происходит ионизация атомов образца, а высвобождающиеся в этом случае электроны могут покинуть образец и быть выявлены в виде вторичных электронов. Они характеризуются очень малой энергией до 50 эВ и поэтому выходят из участков образца очень близких к поверхности. Глубина слоя, дающего вторичные электроны, составляет 1...10 нм. В пределах этого слоя рассеивание электронов пренебрежимо мало, и поэтому при получении изображений во вторичных электронах разрешающая способность определяется прежде всего диаметром первичного зонда.

Вторичные электроны обеспечивают максимальную в сравнении с другими сигналами разрешающую способность порядка 5...10 нм. Поэтому они являются в РЭМ главным источником информации для получения изображения поверхности объекта, и именно для этого случая приводятся паспортные характеристики прибора. Количество образующихся вторичных электронов слабо зависит от атомного номера элемента. Основным параметром, определяющим выход вторичных электронов, является угол падения пучка первичных электронов на поверхность объекта. Таким образом, вариации наклона микроучастков поверхности вызывают резко выраженные изменения в выходе вторичных электронов. Этот эффект используется для получения информации о топографии поверхности.

Дата добавления: 2014-11-20