2 (2)

Powiększenie

W mikroskopii skaningowej powiększeniem nazywamy stosunek wymiarów liniowych obszaru skanowania oglądanego na ekranie do odpowiadających im wymiarów liniowych analizowanego obszaru na próbce.

„Optyka” elektronowa

Soczewki

Soczewki magnetyczne w kolumnie SEM załamują wiązkę elektronów, tak jak szklane soczewki załamują światło w mikroskopie optycznym. Emitowane ze źrenicy elektronooptycznej rozbieżne stożkowe wiązki elektronów przy przechodzeniu przez pole magnetyczne soczewki zostają zogniskowana na płaszczyźnie obrazowej soczewki tworząc na niej obraz źrenicy elektronooptycznej.

Ponieważ celem układu soczewek w kolumnie jest wytworzenie na powierzchni próbki możliwie małego (punktowego) obrazu źrenicy elektronooptycznej, soczewki te działają w trybie pomniejszającym. W tym trybie płaszczyzna tworzenia obrazu zawsze leży bliżej soczewki niż źródło.

Soczewki wykazują różne rodzaje aberracji. Najważniejsze z nich to:

-    aberracja sferyczna, która ma miejsce, gdy promienie leżące dalej od osi optycznej są załamywane silniej niż promienie leżące blisko osi,

-    aberracja chromatyczna, polega na tym, że elektrony wolniejsze (o niniejszej energii) są załamywane silniej niż elektrony szybsze (o większej energii).

Z uwagi na zjawiska aberracji wiązki elektronów pochodzące z danego punktu źrenicy elektronooptycznej nie są skupiane w jednym punkcie na obrazie.

Apertury

Apertury to maleńkie otworki, scentrowane względem osi optycznej. Apertura ulokowana w płaszczyźnie obrazu ogranicza rozmiary obrazu. Umieszczona w płaszczyźnie obiektywu określa podstawę stożka elektronów wychodzących z każdego punktu obrazu, a tym samym ilość elektronów przechodzących. Podobnie zjawisko zachodzące we wszystkich punktach obrazu źrenicy elektronooptycznej ogranicza całkowity prąd w wiązce. Równie ważne jest to, że apertura w płaszczyźnie soczewki eliminuje elektrony najbardziej oddalone od osi, redukując niekorzystne zjawiska związane z aberracją soczewek. Dla każdej wartości prądu wiązki istnieje optymalna wielkość apertury, pozwalająca zminimalizować szkodliwy wpływ aberracji na wielkość spotu. Podczas przechodzenia wiązki przez kolejne soczewki w kolumnie apertury eliminują najbardziej rozbieżne elektrony, co pozwala uzyskać mniejszą plamkę kosztem prądu wiązki.

Prąd wiązki

Istnieje wzajemna zależność między prądem wiązki i wielkością spotu. Wzrost jednej z tych wielkości powoduje wzrost drugiej. Większe apertury i słabsze soczewki dają wyższy prąd wiązki i większy rozmiar spotu. Przy mniejszych apreturach i silniejszych soczewkach uzyskamy mniejszy prąd wiązki i niniejszą wielkość spotu. Niektóre zastosowania, na przykład analizy EDS i WDS wymagają dużego prądu wiązki. Natomiast do wykonywania zdjęć o dużej rozdzielczości potrzebny jest możliwie najmniejszy rozmiar spotu.

Wymogi odnośnie prądu wiązki narzucają dolną granicę rozmiaru spotu. Informacje zawarta w obrazie SEM odwzorowuje zmienność intensywności sygnału w czasie. Przy niższych wartościach prądu wiązki przypadkowe (losowe) zmiany sygnału stają się znaczące. Zakłócenia mogą pochodzić z ciągu detektor-wzmacniacz lub, przy bardzo małym prądzie wiązki od statystycznych fluktuacji samego prądu wiązki. Obniżenie prądu wiązki i rozmiaru spotu poniżej pewnego poziomu krytycznego spowoduje zakłócenia przewyższające poprawę rozdzielczości.

Przy pracy w trybie środowiskowym ESEM prąd w plamce, na powierzchni próby (imaging current) jest mniejszy niż prąd wychodzący z ostatniej apretury kolumny (beam current), gdyż molekuły gazu