Микроорганизмы:

Streptococcus mutans

News image

Streptococcus mutans — грамм-положительная, факультативно анаэробная бактерия, обычно обнаруживаемая в ротовой полости...

Болгарская палочка

News image

Большинство микроорганизмов играют полезную роль для человека. Многие микробы и бактерии свободно разлагают трупы живо...

Основы вирусологии:

ОСНОВЫ ВИРУСОЛОГИИ. Общие понятия о вирусах

Вирусология — одна из основных биологических наук. Занимается изучением вирусов. Вирусы — это организмы, не способные ...

Микрофлора почвы

Почва — это смесь частиц органических и неорганических веществ, воды и воздуха. Неорганические частицы почвы — это ...

САНИТАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ. Санитарно-микробиологические исследования

Микроорганизмы, и в первую очередь бактерии, распространены в природе гораздо шире, чем другие живые существа. Благода...

Авторизация





Растровый электронный микроскоп

растровый электронный микроскоп

Растровый электронный микроскоп (РЭМ, англ. Scanning Electron Microscope, SEM) — прибор для получения изображения объекта с большим пространственным разрешением (несколько нанометров), формируемое в результате взаимодействия электронного пучка с поверхностью образца. Ряд дополнительных методов позволяет получать информацию о химическом составе приповерхностных слоёв.

Принцип работы

Исследуемый образец в условиях высокого вакуума (в современных моделях микроскопов высокий вакуум желателен, но не обязателен) сканируется сфокусированным электронным пучком-зондом средних энергий (10 — 50 кэВ. При взаимодействии зонда с объектом возникают несколько видов излучений, каждое из которых может быть преобразовано в электрический сигнал. Последний модулирует сигнал электронно-лучевой трубки, развёртка которого синхронизируется с развёрткой электронного зонда, что приводит к формированию на экране увеличенного изображения объекта.

В зависимости от механизма регистрирования сигнала различают несколько режимов работы сканирующего электронного микроскопа: режим отражённых электронов, режим вторичных электронов, режим катодолюминесценции и др. Разработанные методики позволяют исследовать не только свойства поверхности образца, но и визуализировать информацию о свойствах подповерхностных структур.

Режимы работы

Обычно для получения информации о структуре поверхности используются вторичные и/или отражённые (обратно-рассеянные) электроны. Контраст во вторичных электронах сильнее всего зависит от рельефа поверхности, тогда как отражённые электроны несут информацию о распределении электронной плотности (области, обогащённые элементом с большим атомным номером выглядят ярче). Поэтому обратно-рассеянные электроны, которые генерируются одновременно со вторичными, кроме информации о морфологии поверхности содержат дополнительную информацию и о составе образца. Облучение образца пучком электронов приводит не только к образованию вторичных и отражённых электронов, а также вызывает испускание характеристического рентгеновского излучения. Анализ этого излучения позволяет определить элементный состав микрообъёма образца (разрешение не лучше 1 мкм).

Детектирование вторичных электронов

Для определения вторичных электронов используется детектор Эверхарта-Торнли, позволяющий селективно идентифицировать электроны с энергией менее 50 эВ.

Детектирование отражённых электронов

Некоторые модели микроскопов, выпускаемые компанией JEOL, оснащены высокочувствительным полупроводниковым детектором обратно-рассеянных электронов. Детектор постоянно смонтирован на нижней поверхности объективной линзы. В других микроскопах детектор может вводиться на специальном стержне под полюсной наконечник. Это позволяет путем выбора режима из меню получить изображения топографии поверхности, изображение в композиционном контрасте или в темном поле.

Разрешение

Пространственное разрешение сканирующего электронного микроскопа зависит от поперечного размера электронного пучка, который, в свою очередь зависит от электронно-оптической системы, фокусирующей пучок. Разрешение также ограничено размером области взаимодействия электронного зонда с образцом. Размер электронного зонда и размер области взаимодействия зонда с образцом намного больше расстояния между атомами мишени. Таким образом, разрешение сканирующего электронного микроскопа не достаточно для отображения атомных плоскостей и даже атомов, в отличие от современных просвечивающих микроскопов. Тем не менее, растровый электронный микроскоп имеет ряд преимуществ перед просвечивающим микроскопом. Это — визуализация сравнительно большой области образца, исследование массивные объектов (а не только тонкие пленки), набор аналитических методов, позволяющих измерять состав и свойства изучаемого объекта.

В зависимости от конкретного прибора и параметров эксперимента, может быть получено разрешение от десятков до единиц нанометров. На 2009 год наилучшее разрешение было достигнуто на микроскопе Hitachi S-5500 и составило 0.4 нм (при напряжении 30 кВ).

Как правило, наилучшее разрешение может быть получено при использовании вторичных электронах, наихудшее — в характеристическом рентгеновском излучении. Последнее связано с большим размером области возбуждения излучения, в несколько раз превышающим размер электронного зонда. При использовании режима низкого вакуума разрешение несколько ухудшается.

Применение

Растровые микроскопы применяются как исследовательский инструмент в физике, электронике, биологии и материаловедении. Их главная функция — получение изображения исследуемого образца, которое зависит от регистрируемого сигнала. Сопоставление изображений, полученных в разных сигналах, позволяют делать вывод о морфологии и составе поверхности. Растровый электронный микроскоп практически единственный прибор, который может дать изображение поверхности современной микросхемы или промежуточной стадии фотолитографического процесса.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Микроорганизмы и человек:

Дисбактериоз

Принято считать, что микроорганизмы причиняют человеку только вред и такая постановка вопроса на бытовом уровне вполне...

Борьба с истощением

То, что микробиота может управлять метаболизмом хозяина, уже не вызывает сомнения. Исследования лаборатории Гордона, п...

Борьба с ожирением

Результаты дальнейшего изучения учеными изменений симбиотического мышино-микробного организма блестяще подтвердили гип...

Иммунитет:

Антигистамины

Разрешение проблемы отторжения тканей может стать по­водом для возникновения новых проблем, на этот раз уже эти­ческих...

Победа над полиомиелитом

В конце 40-х годов XX столетия американские исследователи Джон Франклин Эндерс, Томас Хакл Уэллер и Фредерик Чап-мен Р...

Ослабленный иммунитет

Типичными симптомами, признаками ослабленного иммунитета являются: повышенная утомляемость, перепады настроения, слабо...