СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ----------- ----------------------------------------- 7

Лекция 1. ----------- ------------------------------------------------ 9

Взаимодействие электронов с веществом.

Основные свойства электронов. Основные процессы при взаимодействии электронов с веществом. Рассеяние электронов. Характеристическое рентгеновское излучение. Тормозное рентгеновское излучение. Генерация вторичных электронов. Медленные вторичные электроны. Быстрые вторичные электроны. Оже-электроны. Генерация электронно-дырочных пар и катодолюминесценция. Генерация плазмонов и фононов. Радиационные повреждения.

Лекция 2. ----------- ------------------------------------------------

Сканирующий и просвечивающий электронные микроскопы. 21

Характеристики электронного пучка. Интенсивность и яркость. Когерентность и энергетический разброс. Пространственная когерентность и размер источника. Стабильность. Источники электронов (электронные пушки). Источник с термоэлектронной эмиссией. Автоэмиссионные источники (АЭП).

Лекция 3. ----------- ----------------------------------------------------- 27

Просвечивающий электронный микроскоп (продолжение)

Линзы. Траектории электронов в магнитных линзах. Апертуры и диафрагмы. Дефекты линз. Сферическая аберрация. Хроматическая аберрация. Астигматизм. Разрешение. Разрешение, ограниченное сферической аберрацией. Глубина фокуса и глубина поля.

Лекция 4. ----------- ------------------------------------------------ 34

Просвечивающий электронный микроскоп (продолжение)

Регистрация электронов и изображения. Люминесцентный экран. Детекторы электронов. Полупроводниковые детекторы. Детектор 'сцинтиллятор-фотоэлектронный умножитель'. ТВ и ССД камеры. Энергетические фильтры. Вакуумная система. Единицы измерения. Форвакуумный насос. Диффузионный насос. Турбомолекулярный (ТМН) насос Электроразрядный (ионный) насос Общая схема вакуумной системы LEO912AB. Держатели образцов (гониометры).

Лекция 5. ----------- ------------------------------------------------ 42

Практическая ПЭМ.

Диаграммы лучей в параллельном и сходящемся пучке. Трансляция и наклон пучка. Юстировка ПЭМ. Формирование дифракционной картины и изображений. Дифракция и микродифракция. Светлопольное и темнопольное изображение. Калибровка. Центрованное темнопольное изображение. Дифракция в сканирующем ПЭМ. Светлопольное изображение в СПЭМ. Темнопольное изображение в СПЭМ.

Дополнение 5.1. ----------- ------------------------------------------------ 50

Действия при юстировке ПЭМ LEO912AB OMEGA.

Лекция 6. Дифракция в кинематическом приближении. :::. 55

Условие Брэгга. Обратная решетка. Индексы Миллера-Вейса. Сфера Эвальда. Вектор отклонения. Амплитуда рассеяния и структурный фактор рассеяния. Разрешенные и запрещенные рефлексы. Индексирование рефлексов. Дифракция от суперрешеток. Размерные эффекты в дифракции.

Дополнение 6.1. ----------- ------------------------------------------------ 66

Таблица Д6.1. Некоторые правила отбора для дифракции в распространенных структурах.

Дополнение 6.2. ----------- ------------------------------------------------ 67

Схемы дифракционных рефлексов для типичных кристаллов и ориентаций пучка электронов.

Лекция 7. ----------- --------------------------------------------- 70

Элементы динамической теории дифракции.

Экстинкция. Колонковое приближение. Уравнения Хови-Уэлана. Решение уравнений Хови-Уэлана. Интенсивность прямого и дифрагированного пучков. Эффективный вектор отклонения. Лауэ-зоны. Двойная дифракция. Дифракция в многофазных системах.

Лекция 8. ----------- --------------------------------------------- 78

Кикучи-дифракция. --------------------------------------------- 78

Дифракция в сходящемся пучке. ------------------------------------ 80

Лекция 9. ----------- ---------------------------------------------- 83

Изображение и контраст в ПЭМ.

Контраст плотности и толщины. Z-контраст. Дифракционный контраст, двухпучковая геометрия. Дифракционный контраст в СПЭМ. Эффекты толщины и изгиба.

Лекция 10. ----------- --------------------------------------------- 91

Изображение плоских дефектов.

Трансляционный контраст. Матрица рассеяния. Дефекты упаковки в гцк материалах. π- и δ- контуры. Границы фаз. Поля упругих напряжений. Контраст от одиночной дислокации. Дислокационные петли и диполи. Изображение в моде слабый-пучок темное-поле (WBDF).

Лекция 11. ----------- --------------------------------------------- 103

Фазовый контраст.

ПЭМ высокого разрешения (ВРПЭМ или HRTEM). Контраст кристаллической решетки. Элементы теории изображения. Функция передачи. Некоторые особенности ВРПЭМ в LEO912AB. Контраст муара (moiré patterns). Трансляционный и ротационный муар. Примеры использования контраста муара. Френелевский контраст. Контраст стенок доменов. Лоренцевская просвечивающая электронная микроскопия (ЛПЭМ). Френелевский контраст от пор, газовых пузырей.

Лекция 12. ----------- --------------------------------------------- 115

Спектрометрия в СЭМ и ПЭМ.

Рентгеновская спектрометрия. Спектрометры рентгеновского излучения. Полупроводниковые детекторы рентгеновского излучения. Электроника ППД-спектрометра. Артефакты XEDS. Фон в XEDS-ПЭМ. Количественный анализ в XEDS. Пространственное разрешение в XEDS. Спектрометрия потерь энергии электронов. Фокусировка спектрометра. Пик нулевых потерь. Малые потери энергии. Область больших потерь.

Лекция 13. ----------- --------------------------------------------- 130

Как приготовить образец для СЭМ и ПЭМ?

Подготовка поверхности для СЭМ.

Образцы для ПЭМ. Сетки, шайбы и мембраны. Подготовка самоподдерживающихся образцов. Электрополировка. Ионное травление. Образцы в поперечном сечении (cross-section samples). Несамоподдерживающиеся образцы. Ультрамикротомия. Диспергирование. Метод реплик и экстракции. Скалывание. 90º-ный клин. Литография. Селективное химическое травление. Техника безопасности.

Список использованных источников для иллюстраций. ----------- 141

Список цитированной литературы. -------------------------- 143