Как работи електронният микроскоп? Каква е разликата му с оптичния микроскоп, има ли аналогия между тях?
Работата на електронния микроскоп се основава на свойството на нехомогенните електрически и магнитни полета, които имат ротационна симетрия, да имат фокусиращ ефект върху електронните лъчи. По този начин ролята на лещите в електронния микроскоп се играе от набор от подходящо изчислени електрически и магнитни полета; съответните устройства, които създават тези полета, се наричат „електронни лещи“.
В зависимост от вида на електронните лещи електронните микроскопи се делят на магнитни, електростатични и комбинирани.
Какъв тип обекти могат да се изследват с помощта на електронен микроскоп?
Точно както в случая с оптичния микроскоп, обектите, първо, могат да бъдат „самосветещи“, тоест да служат като източник на електрони. Това е например нагрят катод или осветен фотоелектронен катод. Второ, могат да се използват обекти, които са „прозрачни“ за електрони с определена скорост. С други думи, когато работите в трансмисия, обектите трябва да са достатъчно тънки и електроните достатъчно бързи, така че да преминават през обектите и да влизат в системата от електронни лещи. В допълнение, чрез използване на отразени електронни лъчи могат да се изследват повърхностите на масивни обекти (главно метали и метализирани проби). Този метод на наблюдение е подобен на методите на отразяваща оптична микроскопия.
Според естеството на изследване на обектите електронните микроскопи се делят на трансмисионни, отражателни, емисионни, растерни, сенчести и огледални.
Най-разпространени в момента са трансмисионните електромагнитни микроскопи, при които изображението се създава от електрони, преминаващи през обекта на наблюдение. Състои се от следните основни компоненти: осветителна система, камера за обект, система за фокусиране и блок за запис на крайно изображение, състоящ се от камера и флуоресцентен екран. Всички тези възли са свързани помежду си, образувайки така наречената микроскопска колона, вътре в която се поддържа налягане. Осветителната система обикновено се състои от триелектродна електронна пушка (катод, фокусиращ електрод, анод) и събирателна леща (говорим за електронни лещи). Той формира лъч от бързи електрони с необходимото напречно сечение и интензитет и го насочва към изследвания обект, намиращ се в камерата на обекта. Лъч от електрони, преминаващ през обект, навлиза в система за фокусиране (проекция), състояща се от обективна леща и една или повече проекционни лещи.
Какво е USB микроскоп?
USB микроскопът е вид цифров микроскоп. Вместо обичайния окуляр тук е инсталирана цифрова камера, която улавя изображението от обектива и го прехвърля на монитора или екрана на лаптопа. Този микроскоп се свързва към компютър много лесно – чрез обикновен USB кабел. Микроскопът винаги се доставя със специален софтуер, който ви позволява да обработвате получените изображения. Можете да правите снимки, да създавате видеоклипове, да променяте контраста, яркостта и размера на картината. Възможностите на софтуера варират според производителя.
USB микроскопът е предимно компактно увеличително устройство. Удобно е да го вземете със себе си на пътувания, на срещи или извън града. Обикновено USB микроскопът не може да се похвали с голямо увеличение, но за изучаване на монети, дребен шрифт, предмети на изкуството, проби от тъкани или банкноти неговите възможности са напълно достатъчни. С помощта на такъв микроскоп можете да разглеждате растения, насекоми и всякакви малки предмети около вас.
Къде да купя електронен микроскоп?
Ако най-накрая сте решили избора на модел, можете да закупите електронен микроскоп на тази страница. В нашия онлайн магазин ще намерите електронен микроскоп на най-добра цена!
Ако искате да видите електронен микроскоп със собствените си очи и след това да вземете решение, посетете най-близкия до вас магазин Four Eyes.
Да, да, и вземете децата с вас! Определено няма да останете без покупки и подаръци!
За да разберете принципа на работа на светлинния микроскоп, е необходимо да разгледате неговата структура.
Основният биологичен уред е оптична система, която се състои от статив, осветление и оптични части. Стативът включва обувка; стол с държач за слайдове и два винта, които движат стола в две перпендикулярни посоки; тръба, държач за тръба; макро- и микровинтове, които движат тръбата във вертикална посока.
За осветяване на обект се използва естествено дифузно или изкуствено осветление, което се осъществява с помощта на микроскоп, постоянно монтиран в обувката или свързан чрез осветителна лента.
Осветителната система включва още огледало с плоски и вдлъбнати повърхности и кондензатор, разположен под сцената и състоящ се от 2 лещи, ирисова диафрагма и сгъваема рамка за филтри. Оптичната част включва комплекти лещи и окуляри, които ви позволяват да изучавате клетки при различни увеличения.
Принципът на работа на светлинния микроскоп е, че лъч светлина от светлинен източник се събира в кондензатор и се насочва към обект. Преминавайки през него, светлинните лъчи навлизат в системата от лещи на лещата. Те изграждат първично изображение, което се увеличава с помощта на лещите на окуляра. Като цяло лещата и окулярът осигуряват обратен виртуален и увеличен образ на обекта.
Основните характеристики на всеки микроскоп са резолюция и контраст.
Разделителната способност е минималното разстояние, на което се намират две точки, демонстрирано поотделно с микроскоп.
Разделителната способност на микроскопа се изчислява по формулата
където l е дължината на вълната на светлината от осветителя,
b - ъгълът между оптичната ос на лещата и най-отклоняващия се лъч, влизащ в нея,
n е коефициентът на пречупване на средата.
Колкото по-къса е дължината на вълната на лъча, толкова по-фини детайли ще можем да наблюдаваме през микроскопа. И колкото по-висока е цифровата апертура на обектива (n), толкова по-висока е разделителната способност на обектива.
Светлинният микроскоп може да увеличи разделителната способност на човешкото око приблизително 1000 пъти. Това е "полезното" увеличение на микроскопа. Когато се използва видимата част от светлинния спектър, крайната граница на разделителна способност на светлинния микроскоп е 0,2-0,3 микрона.
Все пак трябва да се отбележи, че светлинната микроскопия ни позволява да видим частици, по-малки от границата на разделителната способност. Това може да стане с помощта на метода „Тъмно поле“ или „Ултрамикроскопия“.
Ориз. 1 Светлинен микроскоп: 1 - статив; 2 - предметна маса; 3 - дюза; 4 - окуляр; 5 - тръба; 6 - смяна на лещи; 7 - микролеща; 8 - кондензатор; 9 - механизъм за преместване на кондензатора; 10 - колектор; 11 - осветителна система; 12 - механизъм за фокусиране на микроскопа.
Устройство на електронен микроскоп
Основната част на електронния микроскоп е кух вакуумен цилиндър (въздухът се евакуира, за да се предотврати взаимодействието на електроните с неговите компоненти и окисляването на катодната нишка). Между катода и анода се прилага високо напрежение за допълнително ускоряване на електроните. В кондензаторната леща (която е електромагнит, като всички лещи на електронен микроскоп), лъч от електрони се фокусира и удря обекта, който се изучава. Предадените електрони образуват увеличен първичен образ върху лещата на обектива, който се увеличава от проекционната леща и се проектира върху екрана, който е покрит с луминисцентен слой, за да свети, когато електроните го ударят.
Ориз. 2. Електронен микроскоп: 1 - електронен пистолет; 2 - анод; 3 - намотка за регулиране на пистолета; 4 - пистолетен клапан; 5 - 1-ва събирателна леща; 6 - 2-ра събирателна леща; 7 - намотка за накланяне на лъча 8 - кондензатор 2 диафрагми; 9 - обективна леща; 10 - блок за проби; 11 - дифракционна диафрагма; 12 - дифракционна леща; 13 - междинна леща; 14 - 1-ва проекционна леща; 15 - 2-ри проекционен обектив; 16 - бинокъл (увеличение 12); 17 - вакуумен блок на колоната; 18 - камера за 35 мм ролков филм; 19 - екран за фокусиране; 20 - камера за записи; 21 - основен екран; 22 - йонна сорбционна помпа.
Технологична археология)
Някои електронни микроскопи възстановяват фърмуера на космически кораби, други правят обратно инженерство на схемите на микросхемите под микроскоп. Подозирам, че заниманието е страшно вълнуващо.
И между другото си спомних чудесния пост за индустриалната археология.
Спойлер
Има два вида корпоративна памет: хора и документация. Хората помнят как работят нещата и знаят защо. Понякога те записват тази информация някъде и съхраняват бележките си някъде. Това се нарича "документация". Корпоративната амнезия работи по същия начин: хората напускат и документацията изчезва, изгнива или просто се забравя.
Прекарах няколко десетилетия, работейки за голяма нефтохимическа компания. В началото на 80-те години на миналия век проектирахме и построихме инсталация, която превръща въглеводородите в други въглеводороди. През следващите 30 години корпоративната памет за завода избледня. Да, заводът все още работи и носи пари на компанията; извършва се поддръжка и много мъдрите специалисти знаят какво трябва да дръпнат и къде да ритнат, за да продължи да работи централата.
Но компанията напълно е забравила как работи този завод.
Това се случи поради няколко фактора:
Спадът в нефтохимическата промишленост през 80-те и 90-те години ни накара да спрем да наемаме нови хора. В края на 90-те нашата група се състоеше от момчета под 35 или над 55 години - с много редки изключения.
Бавно преминахме към проектиране с компютърни системи.
Поради корпоративни реорганизации се наложи физически да преместим целия си офис от място на място.
Корпоративно сливане няколко години по-късно напълно разпадна нашата фирма в по-голяма, което доведе до основен ремонт на отдела и пренареждане на персонала.
Индустриална археология
В началото на 2000-те няколко мои колеги и аз се пенсионирахме.
В края на 2000-те компанията си спомни за растението и реши, че би било хубаво да направи нещо с него. Да речем, увеличаване на производството. Например, можете да намерите пречка в производствения процес и да го подобрите - технологията не е стояла неподвижна през тези 30 години - и може би да добавите друга работилница.
И тогава компанията се удря в тухлена стена с всички сили. Как е построен този завод? Защо е построена така, а не иначе? Как точно работи? Защо е необходим бак А, защо работилници B и C са свързани с тръбопровод, защо тръбопроводът има диаметър D, а не D?
Корпоративна амнезия в действие. Гигантски машини, построени от извънземни с помощта на тяхната извънземна технология, се движат като навити, произвеждайки купища полимери. Компанията има някаква идея как да поддържа тези машини, но няма представа каква невероятна магия се случва вътре и никой няма ни най-малка представа как са създадени. Като цяло хората дори не са сигурни какво точно да търсят и не знаят от коя страна да разплетат тази плетеница.
Търсим момчета, които вече са работили в компанията по време на изграждането на този завод. Сега те заемат високи позиции и седят в отделни, климатизирани офиси. Те получават задачата да намерят документация за определения завод. Това вече не е корпоративна памет, по-скоро е индустриална археология. Никой не знае каква документация съществува за този завод, дали изобщо съществува и ако да, под каква форма се съхранява, в какви формати, какво включва и къде се намира физически. Заводът е проектиран от дизайнерски екип, който вече не съществува, в компания, която впоследствие е придобита, в офис, който е затворен, използвайки методи от преди компютърната ера, които вече не се използват.
Момчетата си спомнят детството със задължителното ровене в мръсотията, запретват ръкави на скъпите якета и се залавят за работа.
Московски институт по електронни технологии
Лаборатория по електронна микроскопия С.В. Седов
Принципът на действие на съвременния сканиращ електронен микроскоп и използването му за изследване на микроелектронни обекти
Цел на работата: запознаване с методите за изследване на материали и микроелектронни структури с помощта на сканиращ електронен микроскоп.
Време на работа: 4 часа.
Уреди и аксесоари: Сканиращ електронен микроскоп Philips-
SEM-515, образци на микроелектронни структури.
Устройство и принцип на действие на сканиращ електронен микроскоп
1. Въведение
Сканиращата електронна микроскопия е изследване на обект чрез облъчване с фино фокусиран електронен лъч, който се разгръща в растер върху повърхността на пробата. В резултат на взаимодействието на фокусиран електронен лъч с повърхността на пробата се появяват вторични електрони, отразени електрони, характеристично рентгеново лъчение, електрони на Оже и фотони с различни енергии. Те се раждат в определени обеми - области на генериране вътре в пробата и могат да се използват за измерване на много от нейните характеристики, като топография на повърхността, химичен състав, електрически свойства и др.
Основната причина за широкото разпространение на сканиращите електронни микроскопи е високата разделителна способност при изследване на масивни обекти, достигаща 1,0 nm (10 Å). Друга важна характеристика на изображенията, получени в сканиращ електронен микроскоп, е тяхната триизмерност, поради голямата дълбочина на полето на устройството. Удобството на използването на сканиращ микроскоп в микро- и нанотехнологиите се обяснява с относителната простота на подготовката на пробите и ефективността на изследването, което позволява да се използва за интероперативно наблюдение на технологичните параметри без значителна загуба на време. Изображението в сканиращия микроскоп се формира под формата на телевизионен сигнал, което значително опростява въвеждането му в компютър и по-нататъшната софтуерна обработка на резултатите от изследването.
Развитието на микротехнологиите и появата на нанотехнологиите, при които размерите на елементите са значително по-малки от дължината на вълната на видимата светлина, правят сканиращата електронна микроскопия практически единствената неразрушителна техника за визуална инспекция в производството на твърдотелна електроника и микромеханични продукти.
2. Взаимодействие на електронния лъч с пробата
Когато електронен лъч взаимодейства с твърда цел, възникват голям брой различни видове сигнали. Източникът на тези сигнали са радиационни области, чиито размери зависят от енергията на лъча и атомния номер на бомбардираната цел. Размерът на тази област, когато се използва определен тип сигнал, определя разделителната способност на микроскопа. На фиг. Фигура 1 показва областите на възбуждане в пробата за различни сигнали.
Пълно енергийно разпределение на електроните, излъчени от пробата
показано на фиг. 2. Получава се при енергия на падащ лъч E 0 = 180 eV, броят на електроните, излъчени от целта J s (E), е нанесен по ординатната ос, а енергията E на тези електрони е нанесена по абсцисната ос. Имайте предвид, че типът зависимост,
показано на фиг. 2 също се запазва за лъчи с енергия от 5–50 keV, използвани в сканиращи електронни микроскопи.
Ж 
Група I се състои от еластично отразени електрони с енергия, близка до енергията на първичния лъч. Те възникват при еластично разсейване на големи ъгли. С увеличаването на атомния номер Z, еластичното разсейване се увеличава и делът на отразените електрони се увеличава. Енергийното разпределение на отразените електрони за някои елементи е показано на фиг. 3.
Ъгъл на разсейване 135 0 
, W=E/E 0 - нормализирана енергия, d/dW - брой отразени електрони на падащ електрон и на единица енергиен интервал. От фигурата може да се види, че с увеличаването на атомния номер не само се увеличава броят на отразените електрони, но и тяхната енергия се доближава до енергията на първичния лъч. Това води до появата на контраст в атомния номер и позволява да се изследва фазовият състав на обекта.
Група II включва електрони, които са претърпели многократно нееластично разсейване и се излъчват на повърхността след преминаване през повече или по-малко дебел слой целеви материал, губейки определена част от първоначалната си енергия.
д 
Електроните от група III са вторични електрони с ниска енергия (по-малко от 50 eV), които се образуват, когато външните обвивки на целевите атоми се възбудят от първичен сноп от слабо свързани електрони. Основното влияние върху броя на вторичните електрони се оказва от топографията на повърхността на пробата и локалните електрически и магнитни полета. Броят на излизащите вторични електрони зависи от ъгъла на падане на първичния лъч (фиг. 4). Нека R 0 е максималната дълбочина на освобождаване на вторични електрони. Ако пробата е наклонена, тогава дължината на пътя в рамките на разстоянието R 0 от повърхността се увеличава: R = R 0 сек
Следователно броят на сблъсъците, при които се произвеждат вторични електрони, също се увеличава. Следователно, лека промяна в ъгъла на падане води до забележима промяна в яркостта на изходния сигнал. Поради факта, че генерирането на вторични електрони се случва главно в близката до повърхността област на пробата (фиг. 1), разделителната способност на изображението във вторичните електрони е близка до размера на първичния електронен лъч.
Характеристичното рентгеново излъчване е резултат от взаимодействието на падащи електрони с електрони от вътрешните К, L или М обвивки на атомите на пробата. Спектърът на характерното излъчване носи информация за химичния състав на обекта. На това се основават множество методи за микроанализ на състава. Повечето съвременни сканиращи електронни микроскопи са оборудвани с енерго-дисперсионни спектрометри за качествен и количествен микроанализ, както и за създаване на карти на повърхността на пробата в характеристичното рентгеново излъчване на определени елементи.
3 Дизайн на сканиращ електронен микроскоп.
