Характеристики электронного пучка

Электронный пучок в ПЭМ должен иметь определенные характеристики, которые задаются как электронным источником, так и конструкцией пушки. Основными характеристиками электронного источника являются такие как интенсивность, яркость, когерентность, стабильность.

Интенсивность и яркость Интенсивность источника — это число испускаемых электронов за единицу времени, отнесенное к единице площади излучающей поверхности, т. е. плотность эмитируемого тока.

Яркость — это плотность тока в единице телесного угла. Величина яркости весьма важна для микроанализа в ПЭМ, где используются очень тонкие пучки, но не столь важна для стандартной ПЭМ. Очевидно, что, чем выше яркость, тем больше плотность тока на образце, тем больше информации можно получить, но тем больше радиационных нарушений в радиационно — чувствительных образцах.

Когерентность и энергетический разброс.

Всем известно, что белый свет некогерентен, поскольку является смесью волн с разными длинами. Чтобы получить когерентный пучок электронов, необходимо создать пучок, в котором электроны имеют одинаковую длину волны, т. е. монохроматичный пучок. В реальном пучке имеется разброс по энергиям электронов ДЕ, и электрон можно представить как волновой пакет с длиной когерентности (шириной пакета).

электрон сенсор флюоресцентный микроскопия лс = vh/ДE,.

где:

v — скорость электронов;

h — постоянная Планка.

Для увеличения длины когерентности необходимо использовать стабилизированные блоки питания электронного источника и высокого напряжения.

Пространственная когерентность и размер источника Пространственная когерентность обусловлена размерами источника. Идеальная пространственная когерентность подразумевает испускание из одной точки источника. Таким образом, размер источника определяет пространственную когерентность, чем меньше размер, тем выше когерентность. Пространственная когерентность может быть оценена подсчетом числа интерференционных полос в электронной дифракционной картине от края отверстия, аналогично оптической дифракции на бипризме Френеля. Критический размер источника dc, когда сохраняется когерентность, может быть оценена из соотношения:

dc = л/(2б),.

где:

л электронная длина волны;

б — угол расходимости пучка из ионного источника.

Воспользовавшись этим соотношением, для разумных величин б можно получить, что когерентность сохраняется при размерах источника всего в несколько нанометров.

Когерентность можно повысить путем:

• * Уменьшения dc, например, используя автоэмиссионный электронный источник
• * Использованием малой апертуры, уменьшающей угол б
• * Если размер источника большой (например, W-катод, см. ниже), то можно уменьшить энергию, увеличивая тем самым, л.