9.4 Формирование дифракционной картины и изображения используя СПЭМ
Если вы хотите использовать тонкий зонд для формирования изображения в СПЭМ, то оптическая система объективной линзы немного сложнее, чем в случае традиционной ПЭМ. Ключевой особенностью является то, что в процессе сканирования не должно меняться направление сканирующего пучка (в отличие от СЭМ, где сканирующий луч просто поворачивается вокруг точки над образцом). Если направление падающего пучка изменяется, то процессы рассеяния электронов (в частности, дифракция) будут меняться, так как луч пересекает образец под разными углами. Таким образом, интерпретация контрастности изображения будет достаточно сложна.
Как показано на рисунке 9.16, мы достигаем параллельности падения лучей, используя две пары отклоняющих катушек для вращения луча в передней фокальной плоскости верхнего полюсного наконечника (С3) объективной линзы. Благодаря включению линзы C3, все электроны, выходящие из центра вращения остаются параллельными оптической оси, и изображение кроссовера линзы C1 формируется в плоскости образца. Теперь, если объективная линза симметрична, а нижний полюсный наконечник объективной линзы также сильно возбужден, то стационарная дифракционная картина формируется в задней фокальной плоскости (эта картина не двигается, несмотря на то, что луч сканирует поверхность, поскольку она сопряжена с передней фокальной плоскостью, как показано на рисунке 9.17). Если мы остановим пучок, перестав сканировать, то мы будем иметь картину дифракции в сходящемся пучке в задней фокальной плоскости, и мы можем проецировать ее на экран компьютера ПЭМ. Сначала давайте обсудим, как формируется СПЭМ изображение.
Рисунок 9.16 Сканирование сходящимся зондом для формирования СПЭМ изображения с помощью двух пар отклоняющих катушек между C2 линзой (обычно выключенной) и верхним полюсным наконечником объективной линзы. Система двойного отклонения обеспечивает параллельность зонда оптической оси, во время процесса сканирования по поверхности образца.
Одно, потенциально наибольшее преимущество для СПЭМ является то, что, как и в СЭМ, мы не используем линзы для формирования изображения. Таким образом, дефекты в линзах, ответственных за формирование изображения,. не влияют на разрешение изображения, которое ограничивается только размером пучка. Хроматические аберрации, которые могут серьезно ограничить разрешение ПЭМ изображения, отсутствуют в СПЭМ изображениях. Это большое преимущество, если вы имеете дело с толстыми образцами