Лекционный курс « Экспериментальные методы физических исследований » Раздел ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Тема ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ. ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП

ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП Antony van Leeuwenhoek

Разрешение Пределы разрешения: Глаз ~ 0.1 мм, Световой микроскоп ~ 0.2 мкм, ПЭМ ~ 0.2 нм

Ernst Abbe Величина разрешения d = / n sin d = / n sin n = показатель преломления α = половина апертуры

Просвечивающий Электронный Микроскоп Louis de Broglie 1923

( 150 / V ) 1/2 Ангстрем Напряжение 200 V дает = 0.87 Ангстрем При 100 KV имеем электроны с = Ангстрем И теоретическое разрешение Ангстрем! ( на практике разрешение равно 2.4 Ангстрем при 100KV ) Просвечивающий Электронный Микроскоп

Ernst Ruska & Max Knoll ,Нобелевскаяпремия Просвечивающий Электронный Микроскоп

1940 (Торонто) ПросвечивающийЭлектронныйМикроскоп

Просвечивающий Электронный Микроскоп Оптическая системаВакуумная система

Световой микроскоп и ПЭМ ИСТОЧНИКИ ОСВЕЩЕНИЯ Лампа накаливания Электронный эмиттер

Источники электронов ТермоэлектронныеэмиттерыПолевыеэмиттеры

РАБОТА ВЫХОДА Необходимую энергию электронам можно сообщить -Повышая температуру (термоэлектронные эмиттеры) -Создавая сильное электрическое поле (полевые эмиттеры)

«ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА» С ТЕРМО- ЭЛЕКТРОННЫМ ЭМИТТЕРОМ

«ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА» С ПОЛЕВЫМ ЭМИТТЕРОМ

Световой микроскоп и ПЭМ ЛИНЗЫ Стеклянные Электромагнитные

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУЧОК В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ Силовые линии изображены штриховыми линиями, эквипотенциальные поверхности - сплошными. F = e E = e (U/d)

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУЧОК В ОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ F = e [vB] R = mv / eB Линии магнитной индукции, перпендикулярны к плоскости рисунка и направлены от чертежа к нам,

ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЛУЧА СВЕТА На границе двух сред с разными показателями преломления sin i / sin r = n 2 / n 1

ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА На границе двух сред с разными потенциалами

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТЕКЛЯННЫХ ЛИНЗ

МАГНИТНАЯ ЛИНЗА Стальной сердечник

МАГНИТНАЯ ЛИНЗА

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ Цилиндрическая электронная линза

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ Иммерсионный объектив

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ Электронная пушка и ее оптический аналог

ДЕФЕКТЫ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Хроматическая абберация в стеклянных и электронных линзах

НАЗНАЧЕНИЕ ЛИНЗ Конденсорная (Condenser Lens) Создание параллельного пучка электронов (света) перед образцом. Объективная (Objective Lens) Первичное формирование изображения. Управление величиной увеличения. Проекционная (Projector Lens) Окончательное формирование наблюдаемого изображения.

РЕГИСТРАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ СВЕТОВОЙ МИКРОСКОП - визуальная (глаз, фотокамера) ПЭМ -флуоресцентный экран, фотопленка, п/п матрица

Просвечивающий Электронный Микроскоп

Медная сетка, покрытая углеродной пленкой ДЕРЖАТЕЛИ ОБРАЗЦОВ A B

РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЯ

ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП Изображение вируса

ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП Изображение фага Увеличение раз