Elektronová mikroskopie

V režimu s preparátem na vysokém potenciálu, kdy je při kvalitně očištěném povrchu získáván vysoký kontrast krystalických zrn, je možné přímo pozorovat i rozložení vnitřního pnutí v materiálu. To se projevuje neostře ohraničenými přechody intenzity obrazového signálu uvnitř zrn, které souvisejí s lokálními deformacemi krystalové mřížky v důsledku pnutí.

Elektrostatická čočka s brzdným polem, jejíž součástí je i samotný preparát na vysokém potenciálu, umožňuje zachytit elektrony odražené od vzorku s libovolnou energií, a to i elektrony odražené daleko od optické osy, které v jiných přístrojích detekovány nejsou. Tyto elektrony nesou silně zdůrazněnou informaci o krystalické struktuře vzorku a jejích detailech. Nejvyššího kontrastu je dosahováno na površích zbavených oxidových a kontaminačních vrstev.

Byla vyvinuta automatická procedura pro nalezení optimální energie primárního svazku elektronů, při níž nedochází k akumulaci náboje ve vzorku a je možné zobrazit nevodivé vzorky v původním stavu bez pokrytí vodivými vrstvami i bez přítomnosti zředěného plynu, který kompenzuje vznikající náboj, ale snižuje rozlišení a komplikuje detekci signálu.

Byla ověřena metoda prozařování velmi tenkých vrstev látky pomocí elektronů o energii stovek až desítek eV. Vzorek o tloušťce 10 nm a méně je vkládán do plochého držáku přiváděného na vysoký záporný potenciál, který brzdí primární svazek elektronů rastrovacího mikroskopu na libovolně nízkou energii a naopak urychluje odražené i prošlé elektrony na detektory umístěné nad a pod vzorkem.

UHV SLEEM se skládá z pozorovací a preparační komory a vakuové propusti. Pracovní tlak je v řádu 10-8 Pa. Pozorovací komora je vybavena autoemisním zdrojem elektronů, elektrostatickou čočkou s brzdným polem pro práci s velmi pomalými elektrony, hmotnostním spektrometrem, manipulátorem umožňujícím přesný náklon ve dvou směrech pro seřízení brzdného pole, detektory prošlých, odražených a rozptýlených elektronů a analyzátorem energií Augerových elektronů. Preparační komora je osazena iontovým zdrojem pro odprašování povrchů a zařízeními pro napařování vrstev a vyhřívání vzorku.

Byl vyvinut poměrně jednoduchý způsob adaptace standardního rastrovacího elektronového mikroskopu na režim velmi pomalých elektronů. Při energii dopadu elektronů na vzorek v jednotkách eV je dosahováno rozlišení obrazu i pod 10 nm.

Počítačem optimalizovaný návrh materiálů a geometrie scintilačního systému pro detekci elektronů slouží nejen k získání podkladů pro konstrukci velmi účinných detekčních systémů, ale i k zavedení teoretických základů v této oblasti bádání. Výzkum fluktuačních procesů v prvcích pro detekci elektronů je zaměřen na jevy spojené s kolekcí elektronů, s luminiscencí a s transportem fotonů. Výsledky tohoto studia jsou uplatňovány ke stanovení detekční kvantové účinnosti (DQE) scintilačních detektorů elektronů.

Studium interakce elektronů v pevných látkách je zaměřeno na katodoluminiscenci a zvláště pak na její využití v detektorech elektronů, stínítkách pro elektronové mikroskopy a další zobrazovací prvky v přístrojové technice.

Modelování interakce elektronů a souvisejících optických jevů v pevných látkách je založeno na metodách Monte Carlo a je zaměřeno na získání obtížně měřitelných informací o rozložení procesů v objemu elektronem vyšetřovaných materiálů.

Vhodně kalibrovaný rastrovací elektronový mikroskop (REM) lze použít také pro kvantitativní zobrazování. Pokud je REM vybaven velmi citlivým prstencovým detektorem pro temné pole (angl. annular dark-field, ADF), jeho signál lze pomocí Monte Carlo simulací použít pro měření: lokální tloušťky tenkých filmů a nanočástic, molekulární hmotnosti makromolekulárních komplexů (např. hmotnosti jednotlivých částic, hmotnosti na jednotku délky filamentů a hmotnosti na jednotku plochy vrstev).