Теория метода.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ

«УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Лабораторная работа №7

«Исследование структуры пленок с помощьюэлектронной микроскопии»

Выполнил: студент гр. ПИ-11-С

Юровских Е. Ф.

Проверил: доцент, к. ф. -м. н.

Судакова Н. П.

Екатеринбург

2011г.

Лабораторная работа №7

Исследование структуры пленок с помощью электронной микроскопии

Цель работы: ознакомление с работой просвечивающею электронного микроскопа и идентификация веществ по их дифракционным картинам.

Приборы и оборудование: электронный просвечивающий микроскоп TESLA BS-613, электронно-микроскопические сетки с образцами, измерительная линейка.

Теория метода.

I. Волновые свойства вещества

В 1926 г. французский физик Луи де Бройлъ выдвинул по тому времени необычную гипотезу, что все материальные частицы обладают волновымисвойствами. Согласно де Бройлю с материальной частицей, обладающей импульсом mv, связано волновое движение, длина волны которого определяетсяформулой

где h = 6, 63*10^-34 Дж*с – постоянная Планка.

Для макроскопических тел длина волны, определяемая формулой ({) очень мала (для пылинки массой 1 мг, движущейся со скоростью 10 м/с, к ~ 10^-27 м) и существенно меньше минимальных размеров тел, наблюдаемых в природепоэтому волновые свойства таких тел в принципе невозможно экспериментально обнаружить. Но в случае микроскопических частиц (например, электронов) их длины волн совпадают с длинами волн рентгеновских лучей и волновые свойства таких частиц легко наблюдать в эксперименте- Гипотеза де Бройля была быстро подтверждена экспериментально. Аименно, показано, что пучки электронов, протонов и даже целых атомов обнаруживают явления интерференции (дифракции) совершенно так же. как рентгеновские лучи. 'Первыми дифракцию электронов при их отражении от монокристалла никеля наблюдали Дэвиссон и Джермер в 1927 г. Расчет дифракционной картины от кристаллической решетки можно проделатьследующим простым способом. Кристалл представляет собой совокупностьатомов, упорядочено расположенных в узлах кристаллической решетки Отражение волны от плоской поверхности согласно принципу Гюйгенса – Френеляприводит к тому, что каждая точка поверхности становится источником вторичных воли, которые интерферируют между собой и дают отраженную волнупод углом отражения, равным углу падения.. Проведем через узлы решетки параллельные равноотстоящие друг от друга плоскости (рис. 1)и рассмотримэлектромагнитную волну или поток электронов, падающих под углом на данные плоскости. При отражении волны от семейства плоскостей происходит деление амплитуды первичной волны между вторичными отраженными волнами. Если оптическая разность хода вторичных лучей кратна целому числу длин волн, то они усилят друг друга и под углом отражения будет действительно распространяться отраженная волна. Если же кратность отсутствует, вторичные волныослабляют друг друга и отраженной волны не будет.

Из рис. 1 видно, что разность хода между лучами 1 и 2. отраженными от соседних плоскостей равна

Следовательно, условие отражения полны от системы параллельных плоскости имеет вид

где d расстояние между плоскостями; X - длина волны; m - целое число. Формулу (4) называют формулой Вульфа-Брэгга.

Электронный просвечивающий микроскоп

Теоретически электронный микроскоп подобен световому микроскопу, только вместо стеклянных линз применяются магнитные линзы. На рис. 2, для сравнения показаны принципиальные схемы светового (рис. 3, а) и электронного микроскопов, из него видно, что принцип образования увеличенного изображения объекта у них одинаков. Но электронный микроскоп имеет ряд существенных конструктивных отличий. Наиболее существенное различие между электронами и светом состоит в том, что свет распространяется в воздухе беспрепятственно, тогда как электроны, могут распространяться на большие расстояния только в высоком вакууме(давление порядка 104 - 105 горр). Из этого различия вытекает два существенных требования: область, где перемещаются электроны, должна быть откачана, т. е. микроскоп должен быть соединен с соответствующей вакуумной системой; объект, через который проходят электроны, должен быть очень тонким, иначе все электроны будут в нем задерживаться. В обычном электронном микроскопе толддина образца не должна превышать 100 нм. Кратко рассмотрим работу электронного микроскопа (рис. 3. б). Тонкий электронный пучок, испускаемый раскаленной вольфрамовой проволокой, ускоряется за счет разности потенциалов 50 - 100 кВ. Система, состоящая из нити накала и ускоряющих электродов, называется электронной пушкой. Затем электроны проходит через конденсатную линзу (таких линз, как правило, две), с помощью которой осуществляются регулировка и контроль размера и расхождения пучка.

5-6.gif

Ходработы:

Таблица. 1

12 Следующая ⇒