Электронная и туннельная микроскопия

1. Электронная и туннельная микроскопия Подготовила: Скуратович А.Г У4-04

2. Определения • Электронная микроскопия – метод морфологического исследования объектов с помощью потока электронов, позволяющих изучить структуру этих объектов на макромолекулярном и субклеточном уровнях. • Сканирующая туннельная микроскопия - метод исследования структуры поверхности твердых тел, позволяющий четко визуализировать на ней взаимное расположение отдельных атомов.

3. Основные характеристики микроскопов • Разрешающая способность - это возможность различения двух близких по интенсивности точечных объектов. От степени разрешения зависит, насколько более мелкие детали образца можно будет увидеть. • Увеличение микроскопа является произведением увеличений объектива и окуляра. Если между объективом и окуляром есть дополнительная увеличивающая система, то общее увеличение микроскопа равно произведению значений увеличений всех оптических систем, включая промежуточные: объектива, окуляра, бинокулярной насадки, оптовара или проекционных систем. Гм = βоб * Гок * q1 * q2 * ...

4. Краткая история создания • 1926 г - X. Буш создал магнитную линзу, позволяющую фокусировать электронные лучи, что послужило предпосылкой для создания в 1930-х годах первого электронного микроскопа. • 1931 г - Р. Руденберг получил патент на просвечивающий электронный микроскоп • 1932 году М. Кнолль и Э. Руска построили первый прототип современного прибора • Кон. 1960-х – Р. Янг разработал топографиметр • Март 1981 г – разработка сканирующей туннельной микроскопии К. Биннигом и Г. Рорером • 1986 г – присуждение Нобелевской премии Э. Руске, К. Биннингу и Г. Рореру

5. Виды

6. Просвечивающий электронный микроскоп • Схема просвечивающего электронного микроскопа: • 1 - катод, 2 - управляющий электрод, 3 - анод, 4 - конденсорная линза, 5 - объектная линза, 6 - апертурная диафрагма, 7 - селекторная диафрагма, 8 - промежуточная линза, 9 - проекционная линза, 10 – экран

7. Растровый электронный микроскоп • Схема растрового электронного микроскопа: • 1 - термоэмиссионный катод; 2 - управляющий электрод; 3 - анод, 4 - ЭЛТ для наблюдения; 5 - ЭЛТ для фотографирования; 6,7 - первая и вторая конденсорная линзы; 8 - отклоняющие катушки; 9 – стигматор; 10 - объективная линза; 11 - объективная диафрагма; 12 - электронный пучок; 13 - генератор развёртки электронного луча микроскопа и ЭЛТ видеоблока; 14 - сцинтиллятор; 15 – светопровод; 16 – ФЭУ; 17 – видеоусилитель; 18 – исследуемый образец; 19 – регистрируемый сигнал (оптический, рентгеновский или электронный)

8. Изображения, полученные с помощью электронных микроскопов

9. Сканирующий туннельный микроскоп

10. . СТМ-изображение поверхности золота Au

11. Использование СТМ • Основныедостоинства: • высокая надежность и достоверность получаемых результатов; • возможность проводить исследования в обычной атмосфере, при различных температурах и давлениях; • неразрушающий характер исследования

12. Использование ЭМ: • Основные достоинства: • универсальность, т. е. возможность с помощью дополнительных устройств и приставок в них можно наклонять объект в разных плоскостях на большие углы к оптической оси, нагревать, охлаждать, деформировать его; • толщина исследуемого образца не имеет определяющего значения; • Но возможно образование радиационных дефектов

13. Сферы применения электронных микроскопов • Полупроводники и хранение данных : • Редактирование схем • Анализ дефектов • Анализ неисправностей • Биология и биологические науки: • Анализ частиц • Криобиология • Токсикология • Научныеисследования: • Квалификация материалов • Подготовка материалов и образцов • Создание нанопрототипов • Промышленность: • Создание изображений высокого разрешения • Судебная экспертиза • Добыча и анализ полезных ископаемых • Химия/Нефтехимия

14. Основные мировые производители электронных и туннельных микроскопов • Carl Zeiss NTS GmbH — Германия • Delong Group • FEI Company — США (слилась с Philips Electron Optics) • FOCUS GmbH — Германия • Hitachi — Япония • JEOL — Япония (Japan Electron Optics Laboratory) • KYKY — Китай • Nion Company — США • NT-MDT  — Россия • Tescan — Чехия • ОАО «SELMI» — Украина

15. Спасибо за внимание!