Основным способом получения изображения в ПЭМ является регистрация электронов, прошедших сквозь образец. При этом часть электронов рассеивается и движется далее в направлении отличном от первоначального. Для получения светлопольного ПЭМ-изображения регистрируются электроны, которые прошли без рассеяния, или отклонились на очень небольшие углы, а для темнопольного, наоборот, регистрируются рассеянные электроны.
Рубрика: Методы просвечивающей электронной микроскопии
Дифракция электронов в ПЭМ
Электроны, ускоренные до энергии в несколько сотен кэВ, могут рассматриваться как волны с длиной волны порядка нескольких пикометров. При прохождении таких волн через материалы, обладающие кристаллической структурой, происходит конструктивная интерференция волн, рассеянных под определенными углами, зависящими от расстояний между плоскостями в кристаллической решетке. В результате на выходе из исследуемого образца наблюдается несколько электронных пучком, расходящихся под разными углами, которые фокусируются объективной линзой в точки в задней фокальной плоскости, формируя дифракционную картину. Из дифракционных картин можно получить информацию о симметрии кристаллической решетки исследуемого материала, а также о межплоскостных расстояниях.
Рентгеновский микроанализ в ПЭМ
При воздействии ускоренных электронов на исследуемый образец происходит ионизация внутренних оболочек атомов, в результате чего испускается характеристическое рентгеновское излучение. Длин волны (энергия квантов) характеристического излучения может быть использована для идентификации элементов входящих в состав исследуемого материала. С этой целью просвечивающие электронные микроскопы оборудуются спектрометрами рентгеновского излучения, как правило, энергодисперсионного типа. Регистрируя спектр рентгеновского излучения, можно определить какие химические элементы входят в состав материала по положению характеристических линий, а также и оценить концентрацию этих элементов. Измеряя интенсивность рентгеновского излучения в каждой точке исследуемого образца в режиме сканирования сфокусированным электронным пучком, можно получить карту распределения химических элементов в образце. Современные просвечивающие микроскопы позволяют строить такие карты с разрешением лучше, чем межатомное расстояние.
Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов в просвечивающей электронной микроскопии является еще одним методом анализа, основанным на неупругом рассеянии проходящих сквозь образец электронов. Установив на просвечивающий электронный микроскоп спектрометр потерь энергии электронов, можно получить распределение прошедших электронов по энергиям. В случае с возбуждением электронов с внутренних оболочек атомов исследуемого вещества в спектре наблюдаются максимумы при энергиях, соответствующих энергиям ионизации этих внутренних оболочек. Данные энергии являются характеристическими, что позволяет проводить элементный анализ, аналогично рентгеновскому микроанализу. Кроме того, в низкоэнергетической части спектра содержится информация о возбуждении электронов валентной зоны и плазмонов.