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

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

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. 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. 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 *...

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

Виды Электронные микроскопы Просвечивающий электронный микроскоп Растровый электронный микроскоп

Просвечивающий электронный микроскоп Схема просвечивающего электронного микроскопа: 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 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

Растровый электронный микроскоп Схема растрового электронного микроскопа: 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) 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)

Изображения, полученные с помощью электронных микроскопов

Сканирующий туннельный микроскоп

. СТМ-изображение поверхности золота Au

Использование СТМ Основные достоинства : Основные достоинства : высокая надежность и достоверность получаемых результатов; высокая надежность и достоверность получаемых результатов; возможность проводить исследования в обычной атмосфере, при различных температурах и давлениях; возможность проводить исследования в обычной атмосфере, при различных температурах и давлениях; неразрушающий характер исследования неразрушающий характер исследования

Использование ЭМ: Основные достоинства: 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; 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; толщина исследуемого образца не имеет определяющего значения; Но возможно образование радиационных дефектов Но возможно образование радиационных дефектов

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

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

Спасибо за внимание!