4.6 Повреждения, наносимые электронным пучком

| Печать |

Неупругие столкновения, которые дают нам все полезные сигналы, несут так же негативные «побочные» эффекты - электронно-лучевые повреждения. Повреждения, который влияют на структуру и или химический состав образца, зависят, в той или иной форме, от энергии падающего излучения.

Рисунок 4.10 Иллюстрация кристаллической решетки, как группы атомов, связанных упругой пружиной. Связанные ионы вибрируют при столкновении с выокоэнергетичным электроном, создания тем самым колебания решетки или фононы, эти колебания эквивалентны нагреву образца.

Определенные материалы более восприимчивы к облучению, чем другие, но, в конце концов, мы можете повредить практически все, что исследуем в ПЭМ, особенно сейчас, когда коррекция аберраций позволяет еще больше увеличить ток электронов путем сжимания их в еще более тонкие пучки. Таким образом, повреждения представляют собой реальный физический предел того, что ПЭМ может сделать и может рассматриваться как микроскопический аналог принципа неопределенности Гейзенберга так, как сам акт наблюдения вашего образца может его изменить.

С другой стороны, иногда мы можем использовать эти радиационные повреждения, чтобы помочь протеканию определенных превращений «in situ», которые ускоряются процессами облучения, а также мы можем использовать электронные повреждения для эмуляции других форм радиации. В целом, однако, радиационные повреждения считаются нежелательным процессом.

Повреждения можно разделить на три принципиальные формы:

Радиолиз: неупругое рассеяние (в основном электрон-электронное взаимодействие, такое как ионизация) нарушает химические связи в некоторых материалах, таких как полимеры и галогениды щелочных металлов.

Прямые повреждения или выбивание: прямыми повреждениями называют смещения атомов из узлов кристаллической решетки и создание точечных дефектов. Если атомы выбрасываются из поверхности образца мы называем это распылением. Эти процессы являются повсеместными, если энергия пучка (E₀) достаточно высока.

Нагрев: фононы нагреваю образец и тепло является основным источником повреждения полимеров и биологических тканей.

Радиолиз уменьшается при увеличении E₀ в то время как прямые повреждения увеличиваются, так что иногда не существует способа преодолеть проблему повреждения образца, этот процесс может происходить при всех энергиях. Охлаждение образца, очевидно, может помочь, если он может быть поврежден в результате нагревания.