Elektronová mikroskopie transmisní a rastrovací

ba obrazuZískání obrazu ve skanovacím elektronovém mikroskopu je založeno na interakci primárního svazku s povrchem prohlíženého objektu. Každý produkt této interakce přináší informaci o fyzikálních a chemických vlastnostech zkoumaného objektu,které lze využít, pokud je mikroskop vybaven detekčním čidlem, které dokáže účinně a selektivně tento signál zachytit /lem/book/Podkap/7.2.html" \l "tab1" \o "Tabulka 1" {tab. 1}.Na je schematicky znázorněn tzv. excitační objem, představující oblast pod povrchem preparátu, ve které dochází k brzdění primárních elektronů a vzniku jednotlivých signálů. Interakce mezi primárními elektrony a atomy preparátu můžeme stejně jako u TEM rozdělit do dvou skupin: elastické kolize, které mají na svědomí vznik zpětně odražených elektronů a neelastické, při kterých dochází k předávání energie primárních elektronů atomům vzorku a následně k uvolnění sekundárních a Augerových elektronů, rtg. záření a katodoluminiscenci. Energie primárních elektronů, daná použitým urychlovacím napětím, ovlivňuje tvar excitačního objemu, který se s klesající hodnotou U stává mělčí a oblast, ze které se uvolňují sekundární elektrony, pak neodpovídá průměru svazku primárních elektronů. Toto zvětšení oblasti, ze které se uvolňují sekundární elektrony, je další příčinou snížení rozlišovací schopnosti mikroskopu při poklesu urychlovacího napětí. Na hloubku penetrace primárních elektronů má dále vliv i složení preparátu, je zřejmé, že preparát tvořený těžšími prvky (např. kovy) bude produkovat více odražených elektronů než preparát tvořený lehkými prvky a hloubka průniku primárních elektronů bude menší. Graf na vyjadřuje závislost vzniku zpětně odražených elektronů na středním atomovém čísle preparátu. K zobrazení povrchu preparátu se v SEM využívají sekundární elektrony. Od zpětně odražených elektronů se odlišují svojí nízkou energií a rychlostí. Aby byly schopné dostat se k detektoru sekundárních elektronů, je třeba je přitáhnout mřížkou s předpětím okolo 10 kV . Jas paprsku synchronně rastrujícího po obrazovce je přímo úměrný signálu z detektoru sekundárních elektronů. Vzhledem k nízké energii sekundárních elektronů se z vyvýšenin na povrchu preparátu dostane do detektoru více sekundárních elektronů a výsledkem je vyšší intenzita signálu z detektoru a tedy světlé místo na obrazovce, z prohlubenin je tomu naopak. Tím je získán topografický kontrast, který umožňuje zobrazit v mnohonásobném zvětšení povrch vzorku.Produkce odražených elektronů, jak bylo zmíněno výše, závisí na středním atomovém čísle vzorku. Z toho plyne, že jako světlé oblasti se budou na obrazovce jevit místa s vyšším středním atomovým číslem, tedy tvořená těžšími prvky. Naopak, oblasti tvořené lehkými prvky se budou jevit jako tmavá místa. Obraz v odražených elektronech je schopen odlišit oblasti s různým prvkovým složením. Prohlížení preparátu v SEM je často doprovázeno rušivými jevy. K nim patří především nabíjení povrchu preparátu, na který dopadají záporně nabité primární elektrony, v případě, kdy není dostatečně elektricky vodivý. Důsledkem je odklon primárního svazku elektronů, které zahltí detektor sekundárních elektronů. Na obrazovce pak můžeme pozorovat v závislosti na intenzitě nabíjení bílé řádky až celkovou pulzaci obrazu. Protože biologické objekty ve vysokovakuovém SEM musíme stejně jako v případě TEM pozorovat vysušené, kdy nejsou elektricky vodivé, musí se před vlastním pozorováním potáhnout tenkou vrstvičkou kovu s dobrou elektrickou a tepelnou vodivostí. Ta zajistí odvod záporného náboje a tepla, ve které se přemění většina energie urychlených primárních elektronů. Teplo, které lokálně ve vzorku uvolňují primární elektrony, je velké a projevuje se např. kontaminací skanované oblasti, pohybem preparátu pod svazkem nebo přímo jeho poškozením, např. popraskáním. Dalším negativním jevem, který znesnadňuje interpretaci získaných snímků, je hranový jev. Jeho podstatu vysvětluje schéma na . Dopad primárního svazku na hranu zvětšuje oblast, ze které se mohou uvolnit sekundární elektrony a v důsledku toho se zvyšuje signál z detektoru. Ve výsledném obraze se hrany zobrazují jako přesvícené oblasti, což neznamená, že jsou vyvýšené. Vhodným náklonem vzorku směrem k detektoru sekundárních elektronů můžeme v některých případech zesílit proud sekundárních elektronů, které dopadají na detektor.Kvalita výsledného zobrazení v SEM závisí na řadě parametrů. Už byla zmíněna volba urychlovacího napětí, kdy vyšší hodnoty vedou k lepší rozlišovací schopnosti, ale mohou způsobit nabíjení. Volba směrem k nižším hodnotám snižuje rozlišovací schopnost, ale také snižuje nepříznivé nabíjecí jevy. Mezi další parametry patří výběr pracovní vzdálenosti, kdy s rostoucí pracovní vzdáleností roste hloubka ostrosti. Malá hloubka ostrosti se doporučuje v případě málo členitých preparátů. Dále korekce stigmatismu, výběr velikosti clony, nastavení jasu a kontrastu a velmi důležitou roli hraje typ preparátu a způsob jeho přípravy.
.paru.cas.cz/lem/book/Pic/arrow3.gif" \* MERGEFORMATINET  
 www.paru.cas.cz/lem/book/Pic/arrow1.gif" \* MERGEFORMATINET  


 HYPERLINK "http://www.paru.cas.cz/lem/book/Podkap/literatura.html" \l "7" \o "Literatura"  INCLUDEPICTURE "http://www.paru.cas.cz/lem/book/Pic/arrow0.gif" \* MERGEFORMATINET Literatura

Obrázky

 HYPERLINK "http://www.paru.cas.cz/lem/book/Podkap/Pic\\7.2\\1.gif" \t "blank"  INCLUDEPICTURE "http://www.paru.cas.cz/lem/book/Podkap/Pic/7.2/1n.gif" \* MERGEFORMATINET
Obr.1 - Excitační objem - oblast pod povrchem preparátu, ve které se brzdí urychlené primární elektrony a uvolňují se jednotlivé signály.
aru.cas.cz/lem/book/Podkap/Pic\\7.2\\2.gif" \t "blank"
Obr.2 - Závislost koeficientu produkce odražených elektronů na atomovém čísle
Obr.3 - Energetické spektrum elektronů uvolněných při interakci promárních elektronů s hmotou preparátu: A- sekundární elektrony, B- odražené elektrony.
www.paru.cas.cz/lem/book/Podkap/Pic\\7.2\\4.gif" \t "blank"
Obr.4 - Schematické znázornění funkce detektoru sekundárních elektronů
Obr.5 - Princip hranového jevu
Tabulky
Tab.1 - Signály využívané v SEM
Informace
Použitý signál
Morfologie
všechny signály s výjimkou rtg. záření a Augerových el.
Prvková analýza
odražené el., Augerovy el., rtg.záření, katodoluminiscence
Chemická vazba
Augerovy el., rtg. záření
Krystalografie
odražené el., sekundární el, transmitované el., rtg záření