Электронная микроскопия

Это совокупность методов исследования с помощью электронных микроскопов (МЭ) микроструктуры тел, их локального состава и локализированных на поверхности или в микрообъемах тел различных новообразований и т. д. Современные электронные микроскопы имеют полезное увеличение до 300 000 раз, что позволяет видеть частицы размером 3—5А. Такое глубокое проникновение в мир малых частиц стало возможным в результате использования в микроскопии электронных лучей, волны которых во много раз короче волн видимого света. МЭ бывают просвечивающие, отражательные, зеркальные, растровые и др.

К специальным методам электронно-микроскопического анализа относится растровая сканирующая электронная микроскопия. Растровый электронный микроскоп (РЭМ) — прибор, основанный на телевизионном принципе развертки тонкого пучка электронов на поверхности непрозрачного исследуемого образца. Пучок электронов, падающий на поверхность образца, взаимодействует с веществом, в результате возникает целый ряд физических явлений, таких, как световое или инфракрасное излучение, рентгеновское излучение, вторичные электроны и др. Регистрируя датчиками излучение и подавая сигналы на кинескоп, получают картину изображения поверхности образца на экране.

Принципиальная схема растрового (сканирующего) электронного микроскопа (РЭМ) дана на рис. 5.2. Пучок электронов проходит систему из двух магнитных линз (2 и 4) и фокусируется в плоскости образца (1). Возникающий при этом вторичные электроны в результате разности потенциалов втягиваются в коллектор (10) и разгоняются до энергии 6—10 кВ. Попадая в сцинтиллятор, электроны вызывают его свечение, которое передается по светопроводу на фотокатод умножителя, формирующего видеоканал. Возникший видеосигнал после прохождения усилителя (9) модулирует ток в луче кинескииа (6). Развертка электронного луча (5) по образцу (в растр) осуществляется отклоняющей катушкой (3), а в электроннолучевой трубке — отклоняющей катушкой (7). Синхронизация отклонения лучей осуществляется с помощью генератора пилообразных сигналов. На контраст сканирующего изображения в РЭМ решающее влияние оказывает топография поверхности объекта и его химический состав. Количество отраженных электронов зависит от химического состава и микрорельефа поверхности, поэтому можно получить и два соответствующих изображения: распределение химических элементов по поверхности образца и микрорельеф поверхности. РЭМ позволяет получить фотоснимки изображения поверхности объекта с экрана кинескопа. Большим преимуществом растровой электронной микроскопии является то, что исследуемый образец не требует какой-либо специальной подготовки, он помещается в прибор в том состоянии, которое необходимо по замыслу опыта.

Электронно-микроскопическая картина полиминеральных и поликристаллических материалов сложна и трудно расшифровывается. Вместе с тем существующая информация по электронно-микроскопическим снимкам вяжущих материалов и изделий позволило ученым обобщить внешний вид кристаллов при больших увеличениях. С помощью табл. 5.5 можно идентифицировать минералы в шлаках и шлаковых композициях. В качестве примера рассматривается микроскопический снимок (рис.5.3) образца из гравийно-песчаной смеси на золоизвестковом вяжущем на границе "вяжущее — заполнитель" (увеличение х3000). На снимке видны слабо закристаллизированные продукты взаимодействия извести и золы. Мелкие иглообразные кристаллы и дендритоподобная структура свидетельствуют о наличии минералов тоберморитовой группы.

Таблица 5.1.