1. Заходи електробезпеки та пожежобезпеки при роботі з електронним мікроскопом 32

1.1 Забезпечення безпеки при роботі на електроустановках 32

2. Причини виникнення пожеж при роботі з електронним мікроскопом 37

2.1 Причини виникнення короткого замикання (КЗ). Термічна та електродинамічна дія КЗ. Профілактика КЗ 37

2.2 Причини виникнення перевантаження та їх профілактика 39

2.3 Причини виникнення перехідних опорів та їх профілактика 40

Література 43

Вступ.

Електронні пучки одержали широке практичне застосування в приладах електронної мікроскопії. Використовуючи джерела вільних електронів і різні типи лінз, фокусуючих чи дефокусуючих пучки електронів, сконструйоване велике число аналогів оптичних пристроїв. Фізичні основи електронно-оптичних приладів були закладені майже за сто років до створення електронного мікроскопа ірландським математиком У.Р. Гамильтоном, що установив існування аналогії між проходженням світлових променів в оптично неоднорідних середовищах і траєкторіями часток у силових полях. Перспективність застосування електронної оптики стала ясна після висування в 1924 р. гіпотези про хвилі де Бройля. Завдяки надзвичайно малій довжині хвилі електронів, межа дозволу, що характеризує здатність приладу відобразити роздільно дрібні, максимально близько розташовані деталі об'єкта, в електронного мікроскопа складає 2-30 А. Це в кілька тисяч разів менше, ніж для оптичного мікроскопа. Перше зображення об'єкта, сформоване пучками електронів, було отримано в 1931 р. німецькими вченими М. Кноллем і Э.Руска.

РОЗДІЛ I. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

1. ОДЕРЖАННЯ І КЕРУВАННЯ ПОТОКОМ ЕЛЕКТРОНІВ

Необхідною умовою переміщення електронів у виді пучка на велику відстань є створення на їхньому шляху вакууму, оскільки в цьому випадку середня довжина вільного пробігу електронів між зіткненнями з газовими молекулами буде значно перевищувати відстань, на яке вони повинні переміщатися. Для цих цілей досить підтримувати в робочій камері вакуум приблизно 10^-4 Па. Джерелом електронів служить метал (звичайно вольфрам), з якого після його нагрівання в результаті термоелектронної емісії випускаються електрони. За допомогою електричного поля потік електронів можна прискорювати і сповільнювати, а також відхиляти в будь-яких напрямках, використовуючи електричні і магнітні поля.

Схема керування потоком електронів представлена на мал.1. Джерелом електронів служить катод, що підігрівається, К. Керуюча сітка 4 формує і прискорює (чи сповільнює) потік електронів. У поперечному електричному полі, напруженість якого Е, електрон здобуває за час руху в ньому t імпульс

(1)

де m – маса електрона, V – рівнобіжна вектору Е складова швидкості електрона, е – заряд електрона. При цьому кут відхилення електрона від первісного напрямку руху складе q:

(2)

тут V_^ - складова швидкості електрона, перпендикулярна Е.

При влученні електрона в магнітне поле, індукція якого В перпендикулярна швидкості електрона (мал.1), він під дією сили Лоренца буде рухатися по спіралі, радіус якої

(3а)

а крок

(3б)

тут і - відповідно рівнобіжна і перпендикулярна магнітному полю складова швидкості електрона.

2. ЕЛЕКТРОСТАТИЧНІ ЛІНЗИ

???????? ??? ????????????? ????????? ???????? ? ????? ?????????? ???????? ???.2. ?? ???.2? ??????? ?????? ????? ????? ? ??????? ????? ?????? ?????????? ????? ???????????? ?? ??????? ?????????? ???????????? ?? ??????? ?? ????????. ???? ??????? i ?? ???????????? r ??'????? ??????? ????????????:

(4)

де n₁ і n₂ – абсолютні показники переломлення першого і другого середовищ відповідно; V₁ і V₂ – швидкості світла в цих середовищах. Електронний аналог закону переломлення показаний на мал. 2б. Електрон після входу в область більшого потенціалу j₂ наближається до нормалі до еквіпотенціальної поверхні в результаті зменшення, складова його швидкості, уздовж нормалі до цієї поверхні. З умови сталості поперечної складовий швидкості випливає

(5а)

чи

(5б)

Розглянутий фізичний механізм зміни траєкторії електрона при русі в електростатичному полі справедливий для будь-якої форми еквіпотенціальних поверхонь. У будь-якому випадку, при перетинанні електроном еквіпотенціальної поверхні з області меншого потенціалу в область більшого потенціалу траєкторія електрона відхиляється до нормалі до еквіпотенціальної поверхні в даній крапці (мал.2в). Якщо змінити напрямок градієнта електричного поля на протилежне, тобто електрон буде переміщатися з області більшого потенціалу в область меншого потенціалу, траєкторія електрона відхиляється в протилежну сторону. Змінюючи конфігурацію еквіпотенціальних поверхонь щодо вектора швидкості електронів, можна формувати траєкторію їхнього руху по необхідному законі. Таким чином, еквіпотенціальні поверхні електростатичного поля можна приблизно вважати аналогами границь оптичних середовищ з різними показниками переломлення, тобто лінзами.

Така аналогія наводить на думку, що найпростішу електростатичну лінзу можна зробити, якщо взяти два порожніх провідних циліндри, помістити їх близько друг до друга і прикласти між ними різниця потенціалів j₁ - j₂ .

Еквіпотенціальні поверхні в зазорі між цими циліндрами будуть згинатися, як показано на мал.3, оскільки нормаль до осі лінзи складова сили, що діє на вільний заряд, поблизу стінок більше, ніж у середині циліндрів.

Це розходження обумовлене наявністю вільного від зарядів зазору між кінцями циліндрів. Ступінь впливу зазору і, отже, кривизна еквіпотенціальних поверхонь залежать від довжини циліндрів. У випадку, коли циліндри мають нескінченну довжину, еквіпотенціальні поверхні являються рівнобіжними одна одній.

3. МАГНІТНІ ЛІНЗИ

Принцип фокусування електронного променя неоднорідним магнітним полем короткої котушки ілюструє мал.4. У загальному випадку вектор швидкості електрона V спрямований під деяким кутом до осі котушки (лінії ОС). Розкладемо вектор швидкості електрона в крапці А (мал.4) на осьову і радіальну складові (V_z і V_r відповідно). Відповідні складові вектора індукції магнітного поля В в цій крапці позначимо В_z і В_r . Вектори V_z і В_r обумовлюють складову сили Лоренца F_t (мал. 4, праворуч, угорі). Сила F_t викликає обертання електронів навколо осі ОС, тобто з'являється азимутальна складова швидкості V_t , що разом з В_z утворить силу F_r , спрямовану до осі котушки. Неважко переконатися в тім, що після перетинання площини СО₁ СО₂ , незважаючи на зміну напрямку радіальної складової магнітного поля на протилежне, поперечна сила F_t як і раніше відхиляє електрони до осі ОС. Змінюючи індукцію магнітного поля, можна домогтися перетинання траєкторій всіх електронів у крапці З, забезпечуючи тим самим фокусування електронного потоку.

?? ????????? ??????????? ?????????? ???? ????? ??????? ? ?????? ???????? ????? (? ??????? ????????? ????? ??? ?????????? ?????????? ?????????????? ?????????).

4. ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛІВ

Історично першим був виготовлений просвітлюючий електронний мікроскоп (ПЕМ), у якому електрони, після проходження через об'єкт, попадають на електронну лінзу, що формує збільшене зображення об'єкта. Оптична схема ПЕМ цілком еквівалентна відповідній схемі оптичного мікроскопа, у якому світловий промінь заміняється електронним променем, а оптичні лінзи чи системи лінз заміняються електронними лінзами чи системами електронних лінз. Достоїнством ПЕМ є велика дозволяюча здатність. Основний недолік зв'язаний з тим, що об'єкт дослідження повинний бути дуже тонким (звичайно тонше, ніж 0.1 мкм). Крім того, у ПЭМ використовують електрони великої енергії. У залежності від досліджуваного матеріалу електрони прискорюють до кінетичної енергії в діапазоні від декількох КэВ до декількох МэВ. Це приводить до нагрівання зразка аж до його руйнування.