9.2 Объективная линза и предметный столик

Это сочетание является «сердцем» ПЭМ. Мы используем предметный столик, для фиксирования держателя образца в определенном положении, так чтобы объективная линза могла формировать изображение и дифракционную картину воспроизводимым образом. Существует два различных типа держателей образца, с верхней загрузкой и боковой загрузкой, это определяет геометрию полюсных наконечников и гибкость настройки. Мы будем рассматривать только держатели с боковой загрузкой, так как они являются стандартными, но держатели с верхней загрузкой также требуют z-настройки по высоте образца.

На практике, вы можете обнаружить, что есть необходимость наклонять образец без изменения его высоты на оптической оси. В противном случае, при наклоне, вы будете непрерывно подстраивать высоту образца с помощью Z-контроля. Это означает, что вы должны убедиться, что та область образца, которую вы хотите изучать, расположена, недалеко от оси наклона держателя образца.


Рисунок 9.8 Если диафрагма C2 выровнена вдоль оси, изображение пучка остается круглым и расширяется или сжимается вокруг оптической оси при качании тока в С2 линзе


Основным требованием в данном случае является необходимость определения базовой плоскости такой, чтобы наши калибровки были воспроизводимы. Базовой плоскостью для держателя с боковой загрузкой называется эуцентрическая плоскость. Эта плоскость нормальна к оптической оси и содержит ось держатель держателя; очевидно, что может существовать множество таких плоскостей. Особенностью эуцентрической плоскости является то, что если ваш образец находится в этой плоскости, и изображение находится в фокусе, ток объективной линзе имеет стандартное известное значение. Положение этой плоскости в объективной линзе называется эуцентрической высотой. Если вы поместите образец в эуцентрическую плоскость, то точки на оптической оси не будут двигаться в сторону, при наклоне образца вокруг оси держателя, что облегчает многие важные операции, получения изображений и дифракционных картин. К сожалению, если наклонять образец нормально к оси держателя или поворачивать/перемещать его от оси, то область, которую вы рассматриваете почти всегда уходит из эуцентрической плоскости. Это ограничение можно преодолеть только путем полного компьютерного контроля всех пяти осей (три координаты х, у, z и два угла наклона, параллельно и перпендикулярно к оси держателя) и такие предметные столики часто называют столиками с двойной эуцентрикой.

Последовательность операций № 3 А

Первое, что вы необходимо сделать при загрузке вашего образца в ПЭМ, необходимо поместить его в эуцентрическую плоскость. Чтобы сделать это, сначала необходимо найти, как осуществляется z-контроль, образца.

  • Выберите легко распознаваемый элемент в изображении и поместите его в центр экрана при разумном увеличении (20000-50000х).

  • Наклоните гониометр на несколько градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки, пока выбранный элемент на изображении движется близко в пределах экрана. (Если даже незначительный наклон приводит к уходу изображения за пределы экрана, необходимо прейти на меньшее увеличение)

  • Отрегулируйте высоту держателя образца (положение образца в объективной линзе) до того момента, пока выбранный элемент не вернется в центр экрана.

  • Наклоните гониометр в другую сторону и повторите процесс.

  • Продолжайте увеличивать наклон в обе стороны и компенсировать его с помощью z-контроль, пока изображение образца не станет оставаться неподвижным, при наклоне образца по обе стороны от нулевого положения примерно на 30°.

  • Повторите данные операции на больших увеличениях, если это требуется.


    • Последовательность операций № 3 B Еще один способ найти эуцентрическое положение.

    Эуцентрическое положение гониометра - механическая точка, расположенная в колонне микроскопа. Как уже упоминалось ранее, оптимальные настройки к/о линзы в СПЭМ/ПЭМ режимах достаточно хорошо определенное и воспроизводимое возбуждение объективной линзы. Это условие в линзе также определяет механическую точку находящуюся где-то между полюсными наконечниками. Нам необходимо совместить эти две точки - эуцентрическое положение и оптимальное положение возбуждения к/о линзы. Чтобы найти эуцентрическую точку, когда эти условия будут соблюдены, вам необходимо:

  • Установить стандартные (оптимальные) условия работы к/о линзы.

  • Сфокусировать изображение с помощью Z-контроля (сфокусированное изображение будет иметь наименьший контраст).

  • Высота образца при этом будет установлена в уэцентическое положение.

    • Эуцентрическая плоскость также должна быть расположена симметрично по отношению к полю верхнего и нижнего полюсных наконечников объективной линзы. В этих условиях, эуцентрическая плоскость совпадает с плоскостью, на которую проэцируется пучок электронов, как в ПЭМ, так и в СПЭМ режиме. Если плоскость симметрии и эуцентрическая плоскость не совпадают, то изображения и дифракционная картина, будут появятся при различных увеличениях и различных настройках фокуса в ПЭМ и СПЭМ.

    Обеспечение совпадения эуцентрической плоскости и плоскости симметрии, как правило, осуществляется производителем микроскопа. Вы можете проверить это, сравнивая фокус для дифракционной картины или изображения в ПЭМ и СПЭМ режимах. При переходе от одного режима к другому фокусировка объективной линзы не должна меняться как на изображении, так и на дифракционной картине.