13.1.2. Сканирующий просвечивающий электронный микроскоп

Кроме обычного просвечивающего электронного микроскопа с «фиксированным» пучком электронов для получения в основном таких же данных используется также сканирующий просвечивающий электронный микроскоп (СПЭМ). Принцип его действия показан на фиг. 13.2. Здесь короткофокусную линзу типа объективной используют для получения электронно-лучевого зонда малого

диаметра на уровне образца путем уменьшения малого яркого источника электронов, которым служит предпочтительно острие с холодной эмиссией. Этот тонкий электронный зонд сканирует по образцу в растре, подобном телевизионному, и избранную часть прошедшего пучка детектируют, получая сигнал, который затем высвечивает на экране катодной трубки увеличенное изображение объекта.

Прямое использование теоремы взаимности [93—96] показывает, что при одинаковой геометрии контраст изображения и разрешение СПЭМ должны в принципе оставаться такими же, как в обычном микроскопе. Крю и Уолл [105] показали, что на практике это именно так; они получили разрешение около 5 А и наблюдали в сканирующем микроскопе, работающем при энергии обычный контраст, связанный с дифракцией Френеля и Фраунгофера. Возможности СПЭМ при напряжениях и выше были исследованы Каули и Стройником [92] и Каули [97].

СПЭМ имеет ряд потенциальных преимуществ особенно в отношении легкости детектирования прошедших и дифрагированных пучков, их анализа и действия с ними и возможности гибкого управления изображением путей изменения электрического сигнала — непосредственного результатата действия микроскопа. Более того, если сканирование прекратить, то при дифракции в сходящемся пучке получается картина от участка почти такого же диаметра, что и предел разрешения микроскопа. Более подробное сравнение сканирующего и обычного электронных микроскопов с точки зрения эффективности сбора информации при рассеянии электронов можно найти в работе [280].

При исследовании толстых образцов СПЭМ имеет важное преимущество по сравнению с приборами с фиксированным пучком: разрешение в меньшей степени ограничено действием хроматической аберрации линз, дающих изображение, которая влияет на электроны, испытавшие многократное упругое рассеяние и, следовательно, имеющие большой разброс по энергиям [354].