Автоматизация технологического проектирования РЭС. Королев А.П - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

искомое изображение. Длина волны электронов в падающем пучке выра-
жается формулой
V
0388,0
=λ
,
где V – ускоряющее напряжение, выраженное в киловольтах. Если присут-
ствуют удаленные друг от друга тяжелые атомы, то они дают основной
вклад в рассеяние со средним углом рассеяния Θ, выражающемся как Θ ~
λ/d, где d – средний диаметр таких атомов. Для ускоряющего напряжения
100 кВ и среднего диаметра aтомов 0,15 нм получаем Θ ~ 0,026 радиана,
или 1,5°. Изображение формируется вследствие того, что разные атомы
рассеивают и поглощают быстрые электроны с разной эффективностью.
Когда отдельные атомы тяжелых элементов находятся на расстоянии,
большем нескольких параметров решетки, их можно в некоторых случаях
разрешить этой методикой.
Электроны гораздо сильнее взаимодействуют с веществом чем рент-
геновские лучи или нейтроны со сравнимой энергией или длиной волны.
Для обычного упругого рассеяния электронов с энергией – 100 кэВ среднее
расстояние, проходимое электроном между двумя актами рассеяния в ве-
ществе, называющееся длиной свободного пробега, составляет от несколь-
ких десятков нанометров для легких атомов до десятков, или, возможно,
сотен нанометров для тяжелых атомов. Лучшие результаты электронная
микроскопия дает для пленок с толщиной, сравнимой с длиной свободного
пробега. Существенно более тонкие пленки рассеивают слишком мало для
получения полезных изображений, в то время как в более толстых пленках
преобладает многократное рассеяние, размывающее изображение и де-
лающее его трудно интерпретируемым.
Основная часть электронного пучка, прошедшего через образец, со-
стоит из электронов, вообще не претерпевших рассеяния. В этом пучке
также присутствуют электроны, потерявшие часть энергии из-за неупруго-
го рассеяния без изменения направления полета, и электроны, отраженные
от различных кристаллографических плоскостей (h k l). Для получения то-
го, что называется изображением на светлом поле, апертура вводится так,
чтобы проходил только основной не отклоненный пучок. Изображение на
светлом поле наблюдается на детекторе или экране. Детали изображения в
темном поле зависят от конкретного луча (конкретной (h k 1) плоскости),
выбранного для получения изображения.
Для увеличения количества информации, получаемой из снимка, и
изучения деталей, интенсивность которых близка к шуму, можно использо-
вать специальные приемы обработки изображений. Если провести обработ-
ку изображения высокоэффективным методом быстрого преобразования
Фурье, можно получить информацию, аналогичную результату такого пре-
образования обычной дифракционной картины. Кроме прошедших на-
сквозь и продифрагировавших электронов в пучке присутствуют и элек-
троны, испытавшие в образце неупругие соударения и потерявшие энер-
гию, потраченную на создание возбуждений в образце. Это может произой-
ти при возбуждении колебаний атомов, находившихся около траектории
пролета электрона, и, следовательно, возбуждении фононов, распростра-
няющихся по кристаллу. Если образец металлический, электрон может ис-
пытать неупругое рассеяние из-за возбуждения плазмона, т.е. коллективно-
го возбуждения в электронном газе в зоне проводимости. Третьим очень
важным источником неупругого рассеяния служит генерация одноэлек-
тронных возбуждений атомов. Этот процесс может затрагивать внутренние
электронные оболочки атомов. Меньшие потери энергии могут произойти
при перебросе электрона из валентной зоны полупроводника в зону прово-
димости. Такое возбуждение может релаксировать посредством перехода
электрона в основное состояние с испусканием света. Характеристики это-
го вторичного излучения часто могут дать полезную информацию об об-
разце. Этот тип переходов используется во многих разделах электронной
спектроскопии. Данную методику можно использовать для исследования
поверхности, так как глубина проникновения электронов в образец мала.
Ионно-полевая микроскопия
Другая техника, дающая разрешение, приближающееся к межатомным
расстояниям, это ионно-полевая микроскопия. В ионнополевом микроскопе
на металлическую иглу с острым кончиком, находящуюся в камере с высо-
ким вакуумом, подается положительный потенциал. И электрическое поле,

Страницы