Детекторы вторичных сигналов в  РЭМ

Сцинтилляционный детектор. Вторичные электроны попадают на сцинтиллятор, преобразующий энергию электрона в световой импульс, который улавливается фотокатодом, преобразуется снова в фототок и затем усиливается фотоэлектронным умножителем. Полупроводниковый детектор. Вторичные электроны, попадая в материал полупроводника вблизи р-n-перехода, рождают в нем электронно-дырочные пары, что приводит к появлению тока в цепи р-n-перехода. Этот ток будет пропорционален количеству электронов, поглощенных в монокристалле полупроводника. Для получения достаточной величины сигнала ток в дальнейшем усиливается специальными малошумящими усилителями. Так как р-n-переход может иметь значительную площадь, эффективность сбора и регистрации отраженных электронов при помощи ППД выше, чем для  сцинтилляционного детектора. Детектор излучения катодолюминесценции. Количество света, испускаемое мишенью под действием электронов зонда, обычно мало, поэтому для увеличения эффективности сбора световых квантов используют специальные зеркала, изготовленные в виде половины эллипсоида вращения, в один из фокусов которого помещают мишень, а в другой - световод - приемник, уводящий свет за пределы вакуумной камеры микроскопа. Далее свет регистрируется либо интегральным детектором - фотоэлектронным умножителем, либо спектрометром, позволяющем исследовать распределение испущенного образцом света по длинам волн. Регистрация рентгеновского излучения. Для регистрации рентгеновского излучения обычно используются два типа систем. Во-первых, применяются кристалл- дифракционные спектрометры с изогнутыми для увеличения светосилы кристаллами- анализаторами. Приемником рентгеновского излучения обычно служит сцинтилляционный детектор. В качестве кристалла-сцинтиллятора обычно используются монокристаллы NaI(Tl). Во-вторых, применяются энергодисперсионные системы типа ППД на основе Si(Li) p-n-перехода.

Некоторые основные понятия в РЭМ

Электронный луч -направленный пучок ускоренных электронов, применяемый для просвечивания образцов или возбуждения в них вторичных излучений (например, рентгеновского).

Ускоряющее напряжение - напряжение между электродами электронной пушки, определяющее кинетическую энергию электронного луча.

Разрешающая способность (разрешение) - наименьшее расстояние между двумя элементами микроструктуры, видимыми на изображении раздельно (зависит от характеристик ЭМ, режима работы и свойств образцов).

Светлопольное изображение - увеличенное изображение микроструктуры, сформированное электронами, прошедшими через объект с малыми энергетическими потерями [структура изображается на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) темными линиями и пятнами на светлом фоне].

Темнопольное изображение формируется рассеянными электронами (основной пучок электронов при этом отклоняют или экранируют) и используется при изучении сильно рассеивающих объектов (например, кристаллов); по сравнению со светлопольным выглядит как негативное.

Сканирование- последовательное облучение изучаемой поверхности узким электронным лучом - зондом с помощью развертки (в трансмиссионных приборах все поле зрения облучается одномоментно).

Развертка- периодическое отклонение электронного луча по осям X и Y сцелью формирования электронного растра.

Растр - система линий сканирования на поверхности образца и на экране ЭЛТ.

Для использования традиционной сканирующей электронной микроскопии необходимо, чтобы исследования проводились в высоком вакууме в камере образцов, поскольку наличие газа в камере приводит к рассеянию и ослаблению электронного пучка. Поэтому образцы, которые способны производить пар или газ (например, жидкие биологические образцы или нефтегазоносные породы) подвергаются предварительному высушиванию или замораживанию. Такие процессы приводят к фазовому переходу, что изменяет структуру образца. С другой стороны, при исследовании диэлектрических материалов электронный пучок приводит к зарядке поверхности образца, что в свою очередь снижает качество получаемых изображений.

Недостатки традиционной сканирующей электронной микроскопии можно обойти, используя низковакуумную сканирующую электронную микроскопию и сканирующую электронную микроскопию в режиме естественной среды. Эти методики основаны на использовании детекторов вторичных электронов, способных работать в присутствии паров воды, и использования специальным образом сконфигурированных диафрагм для отделения камеры с образцом от вакуумной части, в которой находится электронная пушка и линзы.