Исследование наноразмерных полимерных материалов методами сканирующей электронной микроскопии |
Электронные учебники | ||
<< Основные квантовохимические методы решения электронного уравнения | Презентация информационно-иллюстрированного издания об Алексине 2009 г >> |
Автор: Ivan Baturin. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока информатики, скачайте бесплатно презентацию «Исследование наноразмерных полимерных материалов методами сканирующей электронной микроскопии.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 5820 КБ.
Сл | Текст | Сл | Текст |
1 | 3. Исследование наноразмерных | 16 | сигнала в ЭМ Коэффициент выхода может быть |
полимерных материалов методами сканирующей | > 1 Релаксация возбужденных атомов | ||
электронной микроскопии. В.Я. Шур | Излучение части энергии в виде фотонов - | ||
Уральский Центр Коллективного Пользования | катодолюминесценция Характеристическое | ||
“СОВРЕМЕННЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ” УрГУ. | рентгеновское излучение Оже-электроны. 16. | ||
2 | Электронный микроскоп (ЭМ). 2. | 17 | Сигналы в РЭМ - Электроны. 17. |
Оптическая микроскопия – нанотехнологии? | Электроны. Вторичные. Обратнорассеянные. | ||
Имеет дифракционный предел разрешения Без | Более направлены Детектор Робинсона | ||
учета аберраций Критерий Релея Электронная | Кольцевой сцинтиллятор большой площадь + | ||
микроскопия Использование пучка электронов | ФЭУ Полупроводниковые детекторы. Энергия | ||
вместо света Корпускулярно волновой | < 50 эВ Ускорение к детектору Детектор | ||
дуализм Поток электронов – волна – | Эверхарта-Торнли Сцинтиллятор + ФЭУ Очень | ||
использование принципов оптики Поток | эффективен. | ||
электронов – поток частиц при | 18 | Методы РЭМ - Топография. 18. | |
взаимодействии с объектом или детектором | Топография формируется с помощью вторичных | ||
Длина волны много меньше чем для света | и обратнорассеянных электронов Наклон | ||
Прямое развитие оптической микроскопии | поверхности – важный параметр Вторичные | ||
Чрезвычайно широкий спектр методик | электроны (SE) Контраст как если бы глаз | ||
Микроскопические – локальные данные о | смотрел сверху на объект, освещаемый | ||
свойствах или рельефе Аналитические – | диффузным светом Обратнорассеянные | ||
локальные данные о составе и структуре – | электроды (BSE) Контраст как если бы глаз | ||
не возможно в оптической или сканирующей | смотрел сверху на объект, освещаемый | ||
зондовой микроскопии. Le = 0.01 - 0.001 | параллельным пучком света Большая глубина | ||
нм. | фокуса по сравнению с оптической | ||
3 | Длина волны. L, нм. L = [1.5/V]1/2 нм. | микроскопией. SE. SE. SE+BSE. Al на | |
L = [1.5/(V+10-6 V2)]1/2 нм. V, кВ. 20. | границах зерен. Полимер. Болт. | ||
0.0086. 100. 0.0037. 1000. 0.0009. 3. | 19 | Химический и структурный анализ. 19. | |
Заряд e = 1.6·10-19 Кл Масса покоя me = | Микроанализ (микрозонд) – анализ | ||
9·10-31 кг Ускоряющее напряжение V | характеристического рентгеновского | ||
Дополнительная энергия e·V=(m-me)·c2 m = | излучения Качественный локальный анализ | ||
me/(1-u2/c2)1/2 Длина волны l = h/mu – | состава (количественный сложнее) Объем | ||
соотношение де-Бройля. Без учета поправок. | взаимодействия ~ 1 мкм3 – определяет | ||
Релятивистское приближение. Поправки до | разрешение Либо обычный РЭМ с детектором, | ||
25%. | либо спец микроскоп EDS – Energy | ||
4 | История электронной микроскопии. 4. | Dispersion Analysis – энергодисперсионный | |
1926 г. де Бройль - корпускулярно-волновой | анализ WDS – Wavelength Dispersion | ||
дуализм 1931 г. Эрнст Руска (Ruska) и Макс | Analysis – спектральнодисперсионный анализ | ||
Кнолл (Knoll) Первый электронный микроскоп | Оже спектроскопия. | ||
с увеличением около 400 1931 г. Рейнольд | 20 | Структурный анализ. 20. Дифракция | |
Руденберг (Rudenberg), директор | обратнорассеянных электронов Наклон ~ 70 | ||
исследовательского подразделения Siemens | градусов Проецирование дифракционной | ||
Патент на электронный микроскоп 1935 г. | картины на экран Структурная информация с | ||
Макс Кнолл Изобретение сканирующего | разрешением ~ 10 нм Ориентация | ||
электронного микроскопа 1937 г. Компания | кристаллитов. | ||
Siemens Финансирует Эрнста Руску для | 21 | Дифракция обратно рассеянных | |
развития электронной микроскопии 1938 г. | электронов. 21. Дифракция от | ||
Манфред вон Арден (Manfred von Ardenne) | кристаллических плоскостей Закон Брегга: | ||
Изобретение сканирующего просвечивающего | n? = 2d sin? Образование линий высокой | ||
электронного микроскопа 1938 г. Показано | интенсивности – Кикучи линии. | ||
разрешение в 10 нм 1945 г. | 22 | Дифракция обратно рассеянных | |
Продемонстрировано разрешение в 1 нм 1986 | электронов. 22. Разрешение метода до 10 нм | ||
г. Нобелевская премия по физике - Эрнст | Кристаллографическая информация: Текстура | ||
Руска «For his fundamental work in | Размеры и границы зерен Фазовый состав. | ||
electron optics, and for the design of the | 23 | Энергодисперсионный анализ. 23. | |
first electron microscope» Совместно с | Распределение гамма-квантов по энергиям | ||
изобретателями сканирующего туннельного | Универсальный, простой и доступный Общая | ||
микроскопа Бинингом и Роером. | картина, но не дает мелких деталей спектра | ||
5 | Эрнст Руска. 5. | Сложно детектировать легкие элементы – | |
6 | Особенности ЭМ. Рассеяние электронов в | только до Na. | |
газе Работа в вакууме Электроны – | 24 | Спектральнодисперсионный анализ. 24. | |
заряженные частицы Управление | Выделение гамма-квантов с определенной | ||
электростатическими и магнитными полями | длиной волны Закон Брегга: n? = 2d sin? | ||
Разгон до нужной энергии Изменение длины | Более точный для разрешения отдельных | ||
волны Легкая перенастройка в процессе | линий Анализ вплоть до B и Be. | ||
работы Простое изменение масштаба Легко | 25 | Химический анализ. 25. Частички | |
осуществляется сканирование Возможны | пороховой сажи Фазы Ba, Pb, Sb. | ||
различные типы взаимодействия пучка | 26 | Химический анализ. 26. Характеристики. | |
электронов с образцом. 6. | WDS. EDS. Эффективность сбора | ||
7 | Элементы ЭМ. Получение пучка | рентгеновского излучения. Низкая – | |
электронов с заданными параметрами | типичный телесный угол около 0.001 | ||
Электронная пушка Фокусировка пучков и | стерадиан. Более высокая – обычно | ||
сбор пучка после образца Магнитные линзы | 0.005-0.1 стерадиан. ЭД детектор можно | ||
Сканирование Отклоняющие катушки | приблизить к образцу. Требуемый ток | ||
(переменное электромагнитное поле) | зонда. Высокий – обычно не менее 10нA | ||
Детектирование Экран или фото/видео камера | из-за низкой эффективности сбора. Низкий | ||
Детектор Много различных вариантов. 7. | – вплоть до значений менее 0.1нA. | ||
8 | Электронная пушка. 8. Термическая | Спектральное разрешение. Хорошее – | |
эмиссия (thermionic). Полевая эмиссия | зависит от кристалла, обычно порядка | ||
(field emission - FEG). Генерация, | 5-10эВ. Хуже – зависит от энергии, обычно | ||
ускорение и формирование пучка электронов. | <133эВ на линииt Mn Ka, <65эВ на | ||
Монокристалл W с острием Сильное | линии С Ka. Пределы обнаружения | ||
электрическое поле – эмиссия электронов за | элементов. <0.01%. В зависимости от | ||
счет туннельного эффекта Два анода – | матрицы и элемента могут достигать | ||
вытягивающий – ускоряющий. Нить W или LaB6 | нескольких частей на миллион (0,000n%). | ||
Нагрев электрическим током Термическая | Хуже, обычно 0.1- 0.5%. Скорость | ||
эмиссия электронов Сетка – отрицательное | выполнения анализа. Медленная – элементы | ||
смещение Анод – положительное смещение. | анализируются последовательно один за | ||
9 | Характеристики. 9. | другим. Последовательный анализ. Быстрая | |
10 | Магнитные линзы. | – все элементы анализируются одновременно. | |
Аксиально-симметричное магнитное поле Сила | Параллельный анализ. Количественный | ||
Лоренца Перпендикулярна к скорости | анализ. Легко - измеряется пик и | ||
электрона Перпендикулярна к направлению | вычитается фон. Сложно – для деконволюции | ||
магнитной индукции Не действует на | перекрывающихся пиков и вычитания фона | ||
электроны движущиеся вдоль оси линзы | требуются сложные алгоритмы. Применение. | ||
Движение по спирали – фокусировка. 10. | Требует более высокой квалификации и | ||
11 | Сканирующая (растровая) ЭМ – РЭМ | большего внимания от оператора. | |
(SEM). 11. | Относительно прост в применении благодаря | ||
12 | Основные параметры РЭМ. 12. | высокой степени автоматизации. | |
Сканирование сфокусированным пучком | 27 | Оже спектроскопия. 27. Эмиссия | |
электронов по поверхности образца | электронов из тонкого (несколько | ||
Построение изображения по растру с помощью | монослоев) приповерхностного слоя | ||
различного рода детекторов Комбинирование | Позволяет анализировать химический состав | ||
различных методов Типичное разрешение ~ | в приповерхностном слое Применение: | ||
2-3 нм Есть модификации с разрешением ~ 1 | процессы адсорбции и десорбции на | ||
нм Возможен локальный элементный и | поверхностях твердых тел, коррозии и т.д. | ||
структурный анализ Микрозондовые методики | 28 | Сопутствующие методики. 28. Ионный и | |
Возможна модификация поверхности с высоким | электронный полевой проекционный микроскоп | ||
разрешением Нанолитография Энергия пучка ~ | Автополевая эмиссия с острой иголки при | ||
1-30 кэВ. | подаче высокого напряжения Эмитированные | ||
13 | Контраст в ЭМ. 13. Что мы можем | ионы или электроны проецируются на | |
увидеть в электронный микроскоп? Контраст | фосфоресцирующий экран Сфокусированный | ||
в оптической микроскопии Поглощение, | ионный пучок Ионная пушка | ||
рассеяние, изменение фазы, поворот | Высокоэнергетичные ионы Ga Позволяет | ||
плоскости поляризации Контраст в | делать 3D реконструкцию и модифицировать | ||
электронной микроскопии Энергия электронов | поверхность. Острие W Ионный проекционный | ||
намного больше чем фотонов Взаимодействие | микроскоп. | ||
с атомами и молекулами Различные процессы | 29 | Сопутствующие методики. Сечение | |
Для понимания контраста необходимо | частицы осадка. 29. Острие W Ионный | ||
рассматривать взаимодействие электронов с | проекционный микроскоп. | ||
веществом. | 30 | Наблюдение непроводящих объектов. 30. | |
14 | Сигналы в РЭМ. 14. Объем | Суммарный коэффициент выхода | |
взаимодействия Зависит от типа | обратнорассеянных и вторичных электронов | ||
детектируемого сигнала Определяет | Равен 1 только при определенном значении | ||
разрешение метода. | ускоряющего потенциала (зависит от | ||
15 | Взаимодействие электронов с веществом. | образца) Вообще говоря, образец будет | |
15. Неупругое рассеяние Любой процесс | заряжаться Отклонения пучка и искажения | ||
взаимодействия с потерей энергией DE | Проводящие образцы заземляются | ||
Изменения DE > ~ 0.1 эВ можно | Непроводящие??? – нельзя использовать! | ||
детектировать Рассеяние на фононах – | Напыление тонкого слоя Au, Pt или углерода | ||
колебаниях решетки Рассеяние на плазмонах | – возможны артефакты, повреждающая | ||
– волнах электронов в зоне проводимости | методика Биологические объекты? Образцы | ||
Возбуждение валентного электрона | чувствительные к влаге или атмосфере? | ||
Возбуждение внутренних оболочек. Неупругое | 31 | Низковольтная РЭМ. 31. Зависимость | |
рассеяние и поглощение Возможно | выхода вторичных электронов от энергии | ||
многократное рассеяние с потерей энергии, | исходного пучка. | ||
особенно в толстых образцах вплоть до | 32 | Низковакуумные РЭМ. 32. Низковакуммный | |
«остановки» Объем взаимодействия - объем в | микроскоп Остаточное давление ~ до 200 Па | ||
котором поглощается ~ 95% падающих | Специальная конструкция камеры и | ||
электронов В дополнение к поглощению – | детекторов Микроскоп с режимом | ||
электроны вылетающие под большими углами и | естественной среды (ESEM) Специальная | ||
не попадающие в детектор. | конструкция Газовые буферы Остаточное | ||
Обратнорассеянные электроны Первичные | давление до 4000 Па Влажность до 100% FEI | ||
электроны, вылетающие в обратном | Quanta 200 3D - пример сочетающий все | ||
направлении Сохраняют значительную часть | режимы в одном РЭМ без изменения | ||
энергии Коэффициент выхода < 1. | конфигурации. | ||
16 | Вторичные эффекты. Вторичные электроны | 33 | Низковакуумная РЭМ. 33. |
Покидающие поверхность образца с энергией | 34 | Локальная компенсация заряда. 34. | |
~50 эВ Первичные электроны передавшие | 35 | Литография в РЭМ. 35. | |
большую часть энергии Электроны, | 36 | Литография в РЭМ. 36. | |
возбуждаемые в результате неупругого | 37 | Литография в РЭМ. 37. Системы RAITH | |
рассеяния вблизи поверхности и покидающие | для электронно-лучевой литографии. ELPHY | ||
образец Один из основных источников | Quantum. RAITH150-TWO. e_LiNE plus. | ||
Исследование наноразмерных полимерных материалов методами сканирующей электронной микроскопии.ppt |
«Урок-исследование» - В чём преимущество методики проблемного исследования? Сконструировать проблемную ситуацию. Основные этапы (шаги) при конструировании урока-исследования: Представлять результаты работы в формах: схемы, рисунка, графика, таблицы, сообщения и т.д. Слишком трудное или слишком лёгкое задание не вызовет проблемной ситуации.
«Электронная школа 1с» - Презентация программного комплекса «Электронная школа». It-компетентность педагогов и родителей (%). Модуль «Электронный журнал». Некоторые преимущества программного комплекса. Основные показатели качества образования. Программный комплекс «Электронная школа». Модуль «1С:ХроноГраф Школа 2.5 ПРОФ». Модуль «1С:Образование».
«Создание электронного учебника» - Объект исследования: В результате апробации выяснилось, что гипотеза, высказанная в работе, полностью подтвердилась. Цель исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: Проведение опроса обучающихся. Актуальность темы исследования: Процесс создания электронного учебника по информатике обучающимися профильной группы 10 класса.
«Электронный дневник» - Возможности электронных дневников и журналов успеваемости. Подготовка к ЕГЭ. Для учеников. Конкурс "Школа вне уроков". Выдача и получение домашних заданий. Нормативно-правовое обеспечение. Расписание уроков. Ученику. Отчетность. Интернет-проект «Дневник.ру». Доступность электронного дневника.
«Работа исследования» - Место работы: г.Чебоксары, средняя школа №54. Результат стабилен и не требует анализа. Проведение собственных наблюдений и экспериментов. Любимова Татьяна Сергеевна, учитель высшей категории, стаж работы 23 года. Обоснование актуальности темы. Самопознание. Рецензия - заведующая кафедрой философии МГОУ, кандидат педагогических наук Семенова В.И.
«Исследование на уроках» - Б.М.Мейлах Истина не терпит одномерности (?). Определите размер стиха, способ рифмовки. Урок-исследование. Определите художественно-выразительные средства. Эпиграфы: Представление результатов наблюдений. Петр(«Полтава») Петр(«Медный всадник») 2 группа. Общие цели уроков литературы по модели «Обучение как исследование».