2015-09-06
202
Дифракційні методи досліджень
Вступ
У 1924 році Л. де Бройль уперше висунув гіпотезу про те, що корпускулярно-хвильова природа фотонів є універсальною властивістю всіх матеріальних тіл. Довжина хвилі мікрочастинки чи макроскопічного об’єкта визначається однією і тією самою формулою
де m 0 і υ – маса спокою і швидкість частинки.
Якщо скористатися співвідношенням для кінетичної енергії електрона, який пройшов різницю потенціалів U, то можна отримати дещо іншого вигляду формулу для λ
Якщо λ розрахувати в Å, а U – у В, то попередня формула спрощується до вигляду
а із урахуванням релятивістського ефекту маси –
При U = 50 кВ різниця між точними значеннями (остання формула) і наближеними (попередня) становить лише 2%, а при U = 200 кВ - не менше 10%. Таблиця 6.1 дає уявлення про залежність λ від прискорюючої напруги.
У зв’язку із хвильовими властивостями електронів вони, як і фотони, можуть утворити картини дифракції та інтерференції, що стало методологічною основою створення електронно-оптичних приладів (ПЕМ, РЕМ, електронографи).
|
|
|
Перший ПЕМ з магнітними лінзами запропонували німецькі інженери М. Кноль і Е. Руска (публікації робіт 1931 і 1932 рр.). За створення ПЕМ Е. Руска в 1986 р. отримав Нобелівську премію разом із Біннінгом і Рорером, які винайшли АСМ.
Таблиця 6.1 – Залежність довжини хвилі електрона від прискорюючої напруги
| U, В | 103 | 5·104 | 3·105 | 106 | |
| υ, км/с | 6,0·102 | 1,87·104 | 1,24·105 | 2,33·105 | 2,82·105 |
| λ, нм | 1,23 | 0,039 | 0,005 | 0,002 | 0,001 |
Досягнення у конструюванні ПЕМ були дуже вражаючими, що дало можливість у кінці 1940-х рр. виготовити прилад високої розрізнювальної здатності (δ ≤ 2,0 нм). Паралельно науковці розробляли теорію електронно-мікроскопічного зображення (теорію контрастів), і в 1940-х р. були розвинуті уявлення про тіньовий контраст і започатковані про дифракційний. У 1956 р. було вперше отримано зображення окремих дислокацій у металах і перше зображення кристалографічних площин із відстанню між ними d hkl = 1,2 нм (Pt) і d hkl = 0,693 нм (MoO3). На даний момент отримано зображення, яке відповідає d hkl ≈ 0,10 нм.
