Глубина фокуса

Рис. 4.9. Схематическая иллюстрация глубины фокуса изображения в РЭМ.

Типичные размеры используемых в РЭМ конечных диафрагм — это 100, 200 и 600 мкм в диаметре. Обычно рабочее расстояние составляет 10 мм, но в некоторых приборах оно может возрасти до 50 мм. Глубина фокуса, рассчитанная по формуле (4.4) для некоторых комбинаций возможных рабочих параметров, приведена в табл. 4.3. Примеры того, как выглядит при различных значениях глубины фокуса изображение шероховатого объекта, которым является поверхность излома, даны на рис. 4.10. Как рабочее расстояние, так и размер диафрагмы на рис. 4.10 изменялись независимо. [c.110]

Заметим, что, для того чтобы увеличить глубину фокуса при фиксированном размере зонда, оператор должен либо уменьшать расходимость, либо уменьшать увеличение. Для того чтобы наблюдать определенные детали, необходимы определенные увеличения и размер зонда, так что расходимость является единственным изменяемым параметром. Расходимость меняется выбором радиуса У конечной диафрагмы и рабочего расстояния РР [c.110]

Таблица 4.3. Глубина фокуса (мкм) при рабочем отрезке 10 мм

Из приведенных выше рассуждений мы можем выделить два совершенно различных основных режима работы для РЭМ 1) режим большой глубины фокуса. Если мы хотим изучать шероховатые объекты, образцы с ярко выраженной топографией. [c.110]

Рис. 4.10. Внешний вид поверхности излома при различных глубинах фокуса, полученных изменением размера диафрагмы и рабочего расстояния.

До последнего времени микростроение поверхности минералов и пород проводили в просвечивающих электронных микроскопах с помощью реплик и ультратонких срезов [1—6]. Методика подготовки образцов к исследованию трудоемка и длительна [5,6]. Наличие большого количества операций в какой-то степени искажает истинное строение изучаемой поверхности минерала и требует многократной проверки и повторения. Кроме того, часто проявляется разрушающее объект влияние вакуума и вредное действие потока электронов [9]. Недостатком указанных методов является и то обстоятельство, что при работе с использованием максимального разрешения оптический и электронный микроскопы имеют малую глубину фокуса и поэтому микрофотографии дают изображение объекта в двух измерениях [10]. Применение сканирующего электронного микроскопа Л5М-2 (Япония) позволяет лучше изучить поверхностную структуру и получить изображение объекта в трех измерениях с большой глубиной резкости. Для проведения исследований на сканирующем микроскопе можно быстро и просто приготовить образцы к исследованию, наблюдать массивные объекты в виде монокристаллов или осадки любой дисперсности. При этом можно увидеть общую картину, ультраструктуру поверхности, ее пористость и агрегацию. Анализирующий электронный луч, сканирующий по объекту, имеет очень малую мощность, поэтому взаимодействие его с объектом не приводит к нагреву и разрушению даже весьма чувствительных биологических объектов. С помощью сканирующего электронного микроскопа впервые удалось различить типы красных кровяных клеток, которые трудно идентифицируются с помощью оптической микроскопии [10]. [c.27]

Большая глубина фокуса, которая обычно может быть сравнима или больше размеров растра на образце, а также хорошее разрешение, получаемое в РЭМ, позволяют эффективно использовать стереоскопические методики при исследовании шероховатых поверхностей. Стереоскопический эффект достигается при наблюдении двух изображений одной и той же области, полученных при некотором угловом различии между ними. Ощущение глубины возникает при передаче нашими глазами в мозг этих двух слегка различающихся изображений. Чем больше разница в углах, тем более очевидной становится глубина вплоть до предела, когда мозг больше не может совместить два изображения вместе. [c.118]

ЛОГО участка клеточной ультраструктуры для последующего исследования с высоким разрешением, совершенно отличаются от методик, необходимых для сохранения топографии поверхности того же самого объекта, исследуемого при малом увеличении и большой глубине фокуса. Такой целенаправленный подход должен быть связан со средствами, имеющимися в распоряжении, и с особенностями объекта. [c.217]

Боковая разрешающая способность разверток типа В или С недостаточно высока ввиду раскрытия пучка нормального искателя. Она может быть улучшена с применением фокусирующих искателей, но впрочем только для области глубины фокуса. [c.302]

Таким образом, по разрешающей способности электронные микроскопы охватывают всю область величин, от непосредственно примыкающих к атомным вплоть до обычных микроскопических. Во всей этой области электронные микроскопы дают четкие и надежные изображения изучаемых объектов, обладая при этом весьма большой глубиной фокуса и возможностью проведения стереоскопических съемок. [c.72]

Большинство описанных приборов является масс-спектрографами [1335], однако лишь в двух случаях одновременная двойная фокусировка выполняется для всех масс, и в них фотографическая пластинка помещается в плоскости двойного фокуса. В других случаях линии фокуса скорости и направления при изменении масс пересекаются под углом в точке двойного фокуса для данной массы. Оптимальное положение фотопластинки находят, располагая пластинку вдоль линии фокусов по направлению, так как глубина фокуса по скорости всегда больше. В масс-спектрометре с двойной фокусировкой положения фокуса направления и скоростей совпадают. Если из-за ошибок при конструировании или эффектов второго порядка пересечение не произойдет в рассчитанной точке, оно осуществится вблизи нее, тогда как в случае приборов, обеспечивающих двойную фокусировку всех масс, линии фокусов могут смещаться, но остаются параллельными. [c.24]

Аберрации электронной оптики, разрешающая способность и глубина фокуса просвечивающего электронного микроскопа [c.448]

Рис, 20.19, Схема к оценке глубины фокуса просвечивающего электронного микроскопа [c.456]

При увеличениях около 100 ООО глубина фокуса электронного микроскопа остается на порядок более высокой, чем при предельных увеличениях светового микроскопа. Это обстоятельство имеет важное значение в практике микроскопического исследования. [c.457]

Если глубина фокуса 1 мкм, то все точки объектов просвечивающего микроскопа, обычно имеющих толщину - 0,1 мкм, фокусируются. Более того, получается четкое изображение таких рельефных объектов, как реплики с поверхности излома. Большой глубиной фокуса объясняется известная конструктивная особенность фотокамеры электронного микроскопа флюоресцирующий экран, на котором проводится фокусировка изображения, расположен примерно на 1 см выше плоскости фотопластинки, регистрирующей изображение. [c.457]

Связь между апертурой объективной линзы и глубиной фокуса видна на рис. 20.19. В пространстве изображения величина у представляет глубину фокуса, если 2л =2рг/ бМ, где М—увеличение объективной линзы [c.457]

В обычных ультрамикроскопах число частиц определяют путем многократных (30—60 раз) просчетов в известном счетном объеме. Поток аэрозоля при каждом просчете частиц останавливается. Величину счетного объема вычисляют по площади, вырезаемой диафрагмой поля зрения й (в мм), измеряемой при помощи объект-микрометра, и глубине фокуса глаза к (в мм), определяемой для каждого наблюдателя индивидуально. [c.227]

При ультрамикроскопических исследованиях подсчет частиц производится на фоне темного поля, создаваемого при помощи конденсаторов или бокового освещения. Число частиц определяют путем многократных подсчетов вспышек в известном объеме. Материальный поток при каждом подсчете частиц останавливают. Величину объема вычисляют по площади, фиксируемой диафрагмой поля зрения, и глубине фокуса глаза, определяемой индивидуально для каждого исследователя. Число частиц в единице объема С вычисляют по уравнению [c.178]

При интерпретации электронномикроскопических изображений следует иметь в виду, что из-за малой апертуры в электронном микроскопе чрезвычайно велика глубина фокуса (обычно порядка поперечника поля зрения). Это, в частности, позволяет успешно проводить стереосъемку. [c.265]

Часто травление металлов с кубической структурой приводит к появлению ямок, имеющих огранку куба. Благодаря большой глубине фокуса электронного микроскопа изображение ребер фигур травления можно представить как ортогональную проекцию направлений [100]. Для определения индексов направления нормали к поверхности объекта (направления вдоль оси пучка электронов) следует измерить углы ах аг между следами ребер фигур травления на микрофотографии [c.281]

В растровом электронном микроскопе (РЭМ) наибольший интерес представляют сигналы, создаваемые вторичными и отраженными электронами, поскольку они меняются при изменении топографии поверхности по мере того, как электронный луч сканирует по образцу. Вторичная электронная эмиссия возникает в объеме вблизи области падения пучка, что позволяет получать изображения с относительно высоким разрешением. Объемность изображения возникает за счет большой глубины фокуса растрового электронного микроскопа, а также эффекта оттенения рельефа контраста во вторичных электронах. Возможны и другие тииы сигналов, которые оказываются также полезными во многих случаях. [c.9]

Значения размера элемента изображения в зависимости от увеличения приведены в табл. 4.2. Понятие размера элемента изображения является фундаментальным при трактовке фокусировки, полезного увеличения и глубины фокуса. Изображение является точно сфокусированным, когда область зондирования пучком на образце (принимая во внимание влияние области взаимодействия, вклад которой в зондируемую область образца может быть основным) меньше, чем размер элемента изображе- [c.107]

Понятие элемента изображения может быть также использовано для более полного понимания понятия глубины фокуса. Наличие угловой расходимости лучей, из которых состоит сфокусированный пучок, приводит к уширению иучка выше и ниже точки оптимальной фокусировки. Если мы рассмотрим образец с шероховатой поверхностью, у которого различные участки находятся на различных рабочих расстояниях, то размер пучка, который бомбардирует эти участки, будет различным в зависимости от рабочего расстояния (рис. 4.9). Для того чтобы рассчитать глубину фокуса, мы должны знать, на каком расстоянии над или под оптимальным фокусом происходит уширение пучка до такой степени, что он перекрывает достаточно большое число элементов изображения и создается заметная дефокусиров- ка. Геометрическое рассмотрение, приведенное на рис. 4.9, показывает, что в первом приближении для уширения пучкв с минимальным радиусом Го до радиуса размером г необходимое расстояние по вертикали /)/2 равно [c.109]

Изображение в РЭМ является двумерной реконструкцией информации, получаемой с объекта. Так как глубина фокуса прибора значительна и почти так же велика, как размер сканируе- [c.111]

Так при установке образца в плоскости фокусировки оптического микроскопа ручками регулировки положения столика образца происходит его установка в фокус рентгеновского спектрометра. Направление малой оси эллипсоида является наиболее критичным. Для приборов с малыми углами выхода рентгеновского излучения это направление почти параллельно оси Z, и установка образца по оси Z является самой критичной юстировкой. При больших углах выхода за счет наклона области фокуса Z-компонента увеличивается в l/ os0 раз, что в свою очередь немного уменьшает чувствительность к изменению положения образца по высоте. Другим подходом к решению проблемы -является поворот плоскости круга фокусировки вокруг направления выхода рентгеновского излучения. Такой принцип лежит в основе конструкции горизонтального спектрометра. В этом спектрометре большая ось эллипсоида почти параллельна направлению оси Z, и положение образца по вертикали наименее критично. Вместо этого более вероятной становится расфокусировка в плоскости X —Y. Следует отметить, что в РЭМ, снабженном кристалл-дифракционным спектрометром, отсутствие оптического микроскопа с малой глубиной фокуса для нахождения фокуса спектрометра может вызвать серьезные проблемы при проведении количественного анализа. В этом случае большая глубина фокуса РЭМ является помехой, поскольку трудно наблюдать изменение рабочего расстояния на несколько микрометров, которые критичны для рентгеновских измерений. [c.195]

Дополнительные данные относительно топографии поверхности мог т быть получены при помощи специальных методик. Используемый в оптической микроскопии метод, который при малой глубине фокуса дает возможность исследовать рельеф поверхности образца различной фок хировкой прибора, для электронного микроскопа не пригоден, так как для него глубина фокуса велика по сравнению с величиной разрешающей способности и часто больше, чем исследуемые изменения рельефа поверхности. Топография поверхности может быть изучена при помощи так называемого метода оттенения. Молекулярный пучок металла распространяется прямолинейно в высоком вакууме. Такой пучок (обычно берется золото или хром) направляется на образец под косым углом, и металл оседает на той стороне поверхностного рельефа, которая [c.149]

Светооптическая аналогия образования контраста вторичными электронами показана на рис. 22.8 как случай всестороннего освещения. Распределение яркости как в электронно-оптическом, так и в светооптическом изображениях определяется, в основном, наклоном соответствующего участка поверхности, что делает простым восприятие микроструктуры. Эмиссия вторичных электронов за счет многократных процессов рассеяния в объеме материала идет в той или иной мере от всех точек объекта, включая точки, находящиеся в глубинах сложного рельефа. В условиях бестеневого изображения чрезвычайно большой глубины фокуса и высокого разрешения, это дает богатую информацию о самом сложном рельефе поверхности объекта, который создается, например, при разрушении (фрактография), при воз- [c.556]

Лефрой [113] применял фотографический метод. Суть его состояла в фотографировании ядра в полукруглом аппарате и сравнении числа частиц на единицу площади с числом частиц в такой же площадке кольца плотноунакованного слоя с известной порозностью. Лефрой отметил, однако, что метод допускает ошибку, особенно при высокой порозности, поскольку глубина фокуса камеры примерно около одного диаметра частицы. Поэтому частицы, даже слегка удаленные от плоской передней стенки аппарата, не будут давать четкого изображения на фотографии, а, следовательно, и не могут быть учтены. Тем не менее результаты этого метода хорошо согласуются с данными, полученными более испытанными методами, упомянутыми выше. Это означает, что ошибка, которой опасался Лефрой, не является слишком значительной. [c.109]

Позднее были предложены другие конструкции щелевого микроскопа, нашедшие применение в работах ряда исследователей кроме того, были созданы два портативных прибора для работы в полевых условиях Много усилий было приложено к тому, чтобы сделать контуры освещающего пучка возможно более резкими. Это необходимо для того, чтобы исключить обнаруженную в коллоидных золях и аэрозолях ошибку, вызванную включением в счет частиц, находящихся вне светового пучка (но вблизи его) и освещаемых лучами, рассеиваемыми частицами, находящимися внутри пучка. Это — трудно устранимый источник ошибок, поскольку глубина фокуса микроскопа не должна быть меньше толщины светового пучка и при подсчете частиц полидисперсного аэрозоля невозможно отличить слабо освещенные крупные частицы, находящиеся вне пучка, от мелких частиц внутри его. Допускаемые при этом ошибки могут иногда достигать 100%, что послужило толчком к разработке новой конструкции ультрамикроскопа. Идея ее принадлежит Северу окончательное же конструктивное оформление прибора выполнено Нонхебелем и др. Чтобы исключить упомянутые ошибки счета, глубина счетного объема определяется не толщиной светового пучка, а глубиной самой кюветки (рис. 7.3). [c.234]

При работе с кюветкой Нонхебеля удобно пользоваться предложенным Конради упрощенным осветительным устройством. Источником света служит дуговая лампа, расположенная возможно ближе к ней вертикальная щель о.хла-ждается водой. Изображение щели фокусируется с помощью плоско-выпуклой линзы диаметром 19 мм и фокусным расстоянием 38 мм и проекционного объектива в середине кюветки. Для предотвращения чрезмерного нагревания кюветки на пути светового пучка помещается поглощающий тепловые лучи фильтр или кювета с жидкостью. Ширина щели должна быть такова, чтобы ультрамикроскопическая кювета с шириной зазора 0,1 или 0,2 мм была полностью заполнена светом. Глубина фокуса микроскопа, в свою очередь, не должна быть меньше ширины зазора в кювете, а это обычно вынуждает снижать численную апертуру объектива до 0,1, т. е. соглашаться на уменьшение яркости изображений частиц. [c.235]

Простой физический метод для исследования шламообра-зования был разработан Гивенсом и Беком. Он заключается в определении количества и размеров шламовых частиц под микроскопом. Аппаратура состоит из плоского сосуда Ней-бауэра глубиной 0,03 мм и микроскопа с достаточной глубиной фокуса при стократно.м увеличении. Наблюдения показали, что если образец масла отобран должным образом, то частицы шлама имеют примерно одинаковые размеры и распределяются на таких расстояниях друг от друга, при которых подсчет их достаточно прост. [c.215]

Растровая электронная микроскопия включает сканирование, или получение растра (получение изображения разверткой) поверхности материала с использованием сигналов, создаваемых вторичными отраженными электронами [60, 169, 170]. На рис. 4.14 приведены микрофотографии, полученные при использовании этого метода [15, 49, 60, 167]. Этот метод используют для фиксации неоднородностей поверхностей на микрометровом и субмикрометровом уровнях. При облучении микроповерхности (микрообъема) тонко сфокусированным электронным пучком возникают сигналы следующих видов вторичные электроны, отраженные электроны, Оже-электроны, характеристическое рентгеновское излучение (Х-излучение) и фотоны различных энергий. Объемность объекта фиксируется за счет большой глубины фокуса микроскопа и эффекта оттенения рельефа контраста во вторичных электронах. [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология