Принцип действия просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Схема ПЭМ

пучка электронов (зонда) с энергией 20-200 кэВ с исследуемым образцом.
Так

как в просвечивающей электронной микроскопии изображение формируется электронами, прошедшими через образец, то его толщина должна быть меньше длины пробега электронов в материале образца.
Для получения подобных толщин исследуемые образцы, как правило, имеющие много большую толщину, предварительно утоняются с помощью электрохимического или ионного травления.

в режиме изображения
в режиме дифракции.

Ход лучей в этих режимах:
а

– режим изображения;
б – режим микродифракции.

из
электронной пушки,
секционной ускорительной трубки (обычно 6 секций)
системы отклонения.
Энергия электронов на

выходе ускорительной колонны, определяется величиной ускоряющего напряжения на электронной пушке и в различных типах ПЭМ может меняться в пределах 20-200 кэВ. Чем больше энергия электронов, тем меньше длина волны, тем больше проникающая способность электронов.

назначение которой получить электронный пучок с минимальным угловым расхождением.
Ускорительная колонна

совместно с системой конденсорных линз позволяет получать электронные пучки разного диаметра. Минимальный диаметр электронного пучка в ПЭМ может составлять несколько нанометров, что позволяет получать дифракцию от локальной области такого же диаметра в режиме микролучевой дифракции.
При работе в режиме изображений при помощи системы конденсорных линз получают параллельный пучок электронов.
Система отклонения предназначена для электронного наклона пучка в режиме изображения и дифракции.
Ускорительная колонна и система конденсорных линз образуют осветитель.

с образцом 3 устанавливается в зазор полюсного наконечника объективной линзы,

так чтобы образец находился в предполье объективной линзы.
Гониометрическая головка позволяет осуществлять поворот образца относительно электронного пучка на угол ± 12º.
Так как в просвечивающей электронной микроскопии изображение формируется электронами, прошедшими через образец, то его толщина должна быть много меньше длины пробега электронов в материале образца.

4.
Данная короткофокусная (несколько мм) линза, имеющая небольшое увеличение (~ 50),

является ключевой в дальнейшем формировании изображения, поэтому она снабжена корректором астигматизма – стигматором.
Диафрагма объективной линзы расположена на задней фокальной плоскости объективной линзы. В последних моделях микроскопов изображения выводятся на монитор компьютера при помощи цифровых ПЗС камер.

обмотки, магнитопровода и полюсного наконечника. Полюсный наконечник является концентратором магнитного

поля и имеет форму круговой симметрии. В центре имеется отверстие с некоторым радиусом и зазор между полюсами.
В результате такой конструкции полюсного наконечника, магнитный поток сжимается в зазоре.
Электроны, проходя через объективную линзу, под действием магнитного поля отклоняются в направлении оптической оси и фокусируются в определенной точке оптической оси (в фокусе линзы).

типа (РН)
диффузионными насосами (ДН).
Давление контролируется
тепловыми датчиками
низкого вакуума (Р1-Р4)
и ионизационным датчиком
высокого

вакуума (РЕ).
В вакуумной системе применены
электромагнитные и пневматические
клапана (обозначены V).
Вакуумная система должна
обеспечить давление в колонне
микроскопа не хуже 10-6 Тор.

коротко можно описать следующим образом.
Электронный пучок, сформированный осветительной системой, падает

на объект и рассеивается.
Далее, рассеянная волна объективной линзой преобразуется в изображение.
Образованное объективной линзой изображение увеличивается промежуточными линзами и проецируется проекционной линзой либо на экран для наблюдения, либо на фотопластины или выводится на дисплей монитора.

Ψ0 взаимодействует с потенциалом ϕ объекта.
Электронная волна на нижней поверхности

образца имеет вид qΨ0, где q- функция прохождения.
Рассеяние, дифракция волны qΨ0 описывается действием оператора Фурье F.
Следовательно, на задней фокальной плоскости объективной линзы электронная волна имеет вид FqΨ0, которая модифицируется передаточной функцией Т объективной линзы.
Преобразование рассеянной волны в волновую функцию изображения описывается оператором обратного преобразования Фурье F-1.
Тогда распределение интенсивности электронов на экране будет равняться I = ΨиΨи*.

в электронной линзе такой же, как при формировании контраста
в геометрической

оптике
с оптическими линзами.
Диафрагма объективной линзы
установлена так, что она
пропускает только центральный пучок,
а отраженные электроны не достигают
конечного изображения.
Изображение будет сформировано
из центрального пучка и электронов,
неупруго рассеянных под малыми углами.
Изображение является однолучевым и в
этом случае называется светлопольным.

распределением интенсивности электронов, отраженных по закону Вульфа-Брэгга и поэтому получил

название дифракционный контраст.
При пропускании через диафрагму двух и более пучков (в том числе и центральный пучок), получаем многолучевое светлопольное изображение. На таких изображениях преобладает фазовый контраст.
Изображения можно получить, пропуская через диафрагму объективной линзы только дифрагированные пучки. Тогда полученные изображения называются темнопольными и они так же бывают однолучевыми и многолучевыми.

микроскопы могут устанавливаться различные приставки-анализаторы. В этом случае электронный микроскоп

называют аналитическим, и он обладает такими же возможностями, что и другие аналитические устройства.
Установка на ПЭМ рентгеновского энергодисперсионного анализатора позволяет определить элементный состав, а в сочетании со сканирующей приставкой – элементное картирование по площади с привязкой к структуре образца. Другим устройством для определения элементного состава, устанавливаемым на микроскопах, является анализатор потери энергии электронов.