5.2.1 Яркость

• 
• 

Яркость часто путают с интенсивностью, и в самом деле, эти два термина связаны между собой. Например, когда мы смотрим на экран ПЭМ, мы можем сказать, насколько "яркий" он, когда мы имеем ввиду интенсивность света, исходящего от экрана. Когда мы когда мы говорим о интенсивности любого источника излучения, то имеем ввиду поток излучения, исходящий из него. Для лампочки, это будет число фотонов на единицу площади за единицу времени. Для электронных источников мы говорим о плотности тока, что число электронов (или зарядов) на единицу площади за единицу времени. Электронные источники значительно отличаются по своим размерам и, как следствие, электроны покидают источник в диапазоне расходящихся углов, поэтому мы не можем игнорировать угловое распределение электронов. Яркость особенно важна, когда мы используем очень маленькие сходящиеся зонды, как мы делаем в АЭМ и СПЭМ. Концепция яркости менее важна, в обычных ТЕМ, где мы используем относительно большой, расфокусированный пучок, но она по-прежнему относятся к интенсивности, которую мы видим на экране, и таким образом, она влияет на то, на сколько легко работать с микроскопом и увидеть наши фотографии и дифракционные картины.

Таким образом, мы можем рассматривать источники электронов, имеющих следующие характеристики

диаметр d₀

тока эмиссии катода, i_c

угол сходимости α₀ (полу-угол)

На рисунке 5.1 показаны, что из себя представляют эти характеристики. d₀ – точка в которой происходит пересечение траекторий электронов после выхода из источника.

Плотность тока (ток на единицу площади) равна i_e/π(d₀/2)²) и телесный угол источника равен πα², таки образом яркость может быть определена как:

В данном выражении не отражен важный факт, что β линейно возрастает с увеличением ускоряющего напряжения для термоэлектронного источника. Это была одна из причин, для разработки микроскопов с ускоряющим напряжением 300-400 кВ.

Очевидно, что чем выше β, тем больше электронов находится в пучке заданного размера и тем больше информации, которую мы можем получить из образца, однако и тем большие повреждения могут быть нанесены чувствительным к радиационным повреждениям образцам.

Яркость особенно важна в АЭМ, которая является количественным анализом многих сигналов, которые приходят из образцов облученных электронным пучком. Для оптимизации, как пространственного разрешения, так и аналитической чувствительности необходимо получить самый высокий ток пучка в самом маленьком зонде. Точно так же, как мы рассматриваем при больших увеличениях в ВРЭМ, интенсивность света, идущего на экран, становится меньше, потому что мы рассматриваем лишь небольшую часть освещенной области образца. Электронная плотность может быть увеличена с помощью использования ярких источников. Затем изображение может быть записано за достаточно короткое время экспозиции для минимизации дрейфа изображения и других неустойчивостей.