ПЕМ з електростатичними лінзами.

ПЕМЕЛ не досягли такої досконалості, як ПЕМ з електромагнітними лінзами. Але він має деякі особливості та переваги: живлення освітлювальної системи та лінз здійснюється від одного високовольтного генератора, що, у свою чергу, зменшує вимоги до стабільності високої напруги; лінзи мають більш просту конструкцію, простіша система для розміщення об’єкта; загалом конструкція колони більш проста; прилад більш придатний для вивчення магнітних матеріалів; мікроскоп з електростатичними лінзами може використовувати замість електронів протони та ядра атомів, оскільки заломлювальна здатність електростатичної лінзи залежить не від маси частинки, а лише від її заряду.

Поряд із цим мікроскоп з електростатичними лінзами має ряд недоліків, а саме: більш низьку прискорюючу напругу (до 50-60 кВ); велику фокусну відстань при використанні потоку електронів (до 7-10 мм); нижчу роздільну здатність (3-10 нм) та збільшення (20-5·10⁴ крат), що обумовлено величинами прискорюючої напруги та фокусної відстані; більш істотний вплив мають аберації (велике значення сталих хроматичної та сферичної аберацій).

Оптична схема ПЕМЕЛ принципово не відрізняється від схеми мікроскопа з електромагнітними лінзами. Різниця полягає в тому, що замість магнітних лінз використовують електростатичні. Всі ПЕМЕЛ не мають конденсорних лінз і, як правило, відсутня проміжна лінза. Наведення на різкість здійснюється завдяки зміні відстані між об’єктом та об’єктивом або зміною напруги на об’єктивній лінзі. Збільшення регулюється завдяки зміні напруги на проекційній лінзі.

 

Відбиваючий ЕМ.

Дає можливість безпосередньо вивчати поверхню об’єкта дослідження. Формування зображення у такому мікроскопі ґрунтується на тому, що електронний промінь при потраплянні на поверхню зразка різним чином відбивається від різних точок залежно від елементного складу та рельєфу. Внаслідок цього інтенсивність відбитого потоку різна у відповідних напрямках. Останнє обумовлює контраст на зображенні.

До недоліків приладу можна віднести: неоднорідність збільшення на зображенні через нахил площини об’єкта до оптичної осі; спотворення зображення, яке обумовлене апертурною та хроматичною абераціями лінз.

      а                б

Рисунок 4.2. – Схеми ВЕМ: а - з дифузним відбиттям електронів: 1 - електронна гармата; 2 - об'єкт; 3 - об’єктивна лінза; 4 - екран; б - з дзеркальним відбиттям електронів: 1 - електронна гармата; 2 - конденсорна лінза; 3 - об’єкт; 4 - об’єктивна лінза; 5 - проективна лінза; 6 - проміжне зображення; 7 - кінцеве зображення

 

Емісійний мікроскоп.

Емісійні мікроскопи дають можливість розв’язувати два класи задач: дослідження емісійних властивостей катодів; вивчення твердих об’єктів при високих температурах.

Різний ступінь емісії електронів з різних ділянок зразка створює контраст на зображенні. Ділянкам з більшою емісією відповідають на зображенні більш світлі місця. Таким чином, контраст на зображенні в емісійному мікроскопі виникає внаслідок нерівномірної емісії об’єкта.

Рисунок 4.4 – Формування зоб-раження в емісійному мікроскопі: 1 - об’єкт; 2 - оптична система; 3 – зображення

 

Мікроскоп-проектор.

Емісійний мікроскоп без лінз отримав назву мікроскопа-проектора. Існує два типи мікроскопів-проекторів − циліндричний та сферичний. За допомогою сферичних проекторів можна досліджувати скелети молекул без їх руйнування. Для проведення дослідження на кінець голки наносять ту чи іншу речовину. Роздільна здатність мікроскопа становить менше 1 нм.

Рисунок 4.5 – Схема сферичного проектора: 1 - вістря; 2 – стру-мопровідна дуга; 3 – струмо-провідний шар, що є анодом; 4 - струмопровід; 5 - екран; 6 - патрубок для відкачування; 7 – колба; 8 - патрубок з геттером

 

Тіньовий мікроскоп.

Завдяки тому, що на зразок потрапляє пучок електронів, які розходяться, на екрані спостерігається проекція (тінь) пропорційне відстані від зображення до джерела електронів.

Рисунок 4.3 – Хід променів у тіньовому мікроскопі: 1 - джерело електронів; 2, 3 –електростатичні  лінзи; 4 - зразок; 5 – екран