Лекция 1. История развития и назначение растровой электронной микроскопии
1.3. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ
Электронная микроскопия основывается на весьма важных открытиях современной теоретической физики. Эти открытия были сделаны в середине 20-х годов 20го столетия и послужили основанием для одного из разделов современной физики - электронной оптики.
Появление электронного микроскопа стало возможным после ряда физических открытий конца XIX — начала XX века. Это
- открытие в 1897 году электрона (Дж. Томсон),
- гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме всех видов материи,
- экспериментальное обнаружение в 1926 году волновых свойств электрона (К. Дэвиссон, Л. Джермер),
- создание в 1926 году немецким физиком X. Бушем магнитной линзы, позволяющей фокусировать электронные лучи.
На основе этих работ Кнолл и Руска в 1931 году создали первый просвечивающий электронный микроскоп (в 1986 году работа была отмечена Нобелевской премией по физике) (рисунок 6).
В 1935 году Кнолл показал, что электроны, ускоренные напряжением от 500 до 4000 Вольт, фокусировались на поверхности образца, а система катушек обеспечивала их отклонение. Пучок сканировал поверхность образца со скоростью 50 изображений в секунду, а измерение тока, прошедшего через образец, позволяло восстановить изображение его поверхности (рисунок 7).
В 1938 году Манфред фон Арденне добавил сканирующую систему к просвечивающему электронному микроскопу. Кроме регистрации изображения на кинескопе, в приборе была реализована система фоторегистрации на пленку, расположенную на вращающемся барабане. Электронный пучок диаметром 0,01 мкм сканировал поверхность образца, а прошедшие электроны засвечивали фотопленку, которая перемещалась синхронно с электронным пучком. Первая микрофотография, полученная на СПЭМ, зафиксировала увеличенный в 8000 раз кристалл ZnO с разрешением от 50 до 100 нанометров. Изображение составлялось из растра 400х400 точек и для его накопления было необходимо 20 минут. Микроскоп имел две электростатические линзы, окруженные отклоняющими катушками.
