Сканирующая электронная микроскопия - История создания и развития биоматериалов

В сканирующей электронной микроскопии используется пучок электронов высоких энергий (от 5 до 40 Кv). Взаимодействие пучка электронов высоких энергий с твердой массивной мишенью приводит к процессам упругого и неупругого рассеяния на атомах мишени. При этом упругое рассеяние (изменение траектории электронов при незначительной потере энергии) происходит при взаимодействии с ядрами атомов, а неупругое рассеяние (потери энергии при незначительном изменении траектории) происходит при взаимодействии электронов падающего пучка как с ядрами, так и со связанными электронами атомов.

При однократном упругом рассеянии под большими углами и многократном малоугловом упругом рассеянии возникают отраженные электроны. Неупругое взаимодействие с электронами внешних оболочек атома мишени приводит к эмиттации этих, слабо связанных с ядром, электронов (так называемые вторичные электроны).

Вблизи поверхности образца и, если их энергия больше энергии поверхностного барьера (2-6 эв), эти электроны могут покинуть образец. Из-за сильного поглощения выход вторичных электронов с глубины более 100Ao маловероятен. Если вторичные электроны рекомбинируют с дырками, то генерируются фотоны с длиной волны в видимой и ИК - области спектра - наблюдается эффект люминесценции.

Неупругое взаимодействие с ядрами, при котором электроны пучка теряют энергию в кулоновском поле ядра атома, приводит к генерации тормозного (непрерывного) рентгеновского излучения. В результате неупругих соударений могут возникнуть ионизационные процессы внутренних электронных оболочек атома, приводящие к генерации характеристического рентгеновского излучения (ХРИ).

В том случае, когда падающий электрон имеет достаточную энергию, он может выбить электрон с внутренних K-, L - или M-оболочек и перевести атом в возбужденное (ионизированное) состояние. Атом возвращается в обычное состояние в результате перехода электрона с наружной оболочки на вакансию внутренней. При этом генерируется квант рентгеновского излучения. Поскольку электроны находятся на дискретных энергетических уровнях, излучаемый рентгеновский квант будет также иметь дискретную величину. По этой причине длины волн ХРИ имеют определенные значения для атомов с заданным атомным номером. Обнаруженные при анализе характеристические рентгеновские линии указывают на присутствие данного элемента в образце. Сканирующая электронная микроскопия построена на регистрации одного или нескольких типов излучений, описанных выше.

Электронно-микроскопические исследования материалов проводили при помощи сканирующих электронного микроскопа (Рис. 10). Спектрометр позволяет производить количественный и качественный анализы химических элементов, начиная с Be. Химический анализ осуществляли путем измерения энергии и интенсивности рентгеновского излучения, генерируемого при бомбардировке образца сфокусированным электронным пучком. Для уменьшения электрического заряда, образующегося на образце при его сканировании пучком электронов с высокой энергией, на поверхность керамики наносили токопроводящее покрытие.

строение сканирующего электронного микроскопа

Рис. 10 Строение сканирующего электронного микроскопа.

Похожие статьи




Сканирующая электронная микроскопия - История создания и развития биоматериалов

Предыдущая | Следующая