Сделай Сам Свою Работу на 5

Устройство и работа электронного микроскопа





Вопросы к Экзамену

(методы и приборы для анализа, диагностики ....)

СТМ

 

1. Зондовые методы исследования. История создания СТМ, АСМ, РЭМ. Основные технические сложности при создании СЗМ.

2. Схема работы СЗМ. Типы датчиков регистрации положения зонда.

3. Кантилевер для СЗМ. Характеристики промышленных кантилеверов.

4. Сканирующие элементы СЗМ (трубчатый элемент, трипод, биморфный элемент, четырёхсекционный элемент).

5. Недостатки пьезоэлементов: гистерезис, крип, нелинейность и их учёт.

6. Сканирующая туннельная микроскопия. Физические основы: обратный пьезоэлектрический эффект и туннелирование заряда через потенциальный барьер.

7. Зонная диаграмма туннельного контакта металл-металл при наличии напряжения смещения.

8. Вероятность туннелирования электронов в системе образец-зонд. Уровень Ферми. Выражения для туннельных токов для случаев малых и больших напряжений смещения.

9. Типы зондов для СТМ, их характеристики и изготовление.

10. Система управления СТМ. Состав аналоговой и цифровой частей системы.

11. Требования к сканеру перемещений. Способы повышения термостабильности сканера. Схема СТМ.



12. Режимы работы СТМ. Топографический режим. Токовый режим.

13. Реализация атомного разрешения СТМ.

14. Работа цепи обратной связи в СТМ. Пропорциональная, интегральная и дифференциальная компоненты системы ОС?

15. Измерение локальных ВАХ в туннельном промежутке зонд-образец. Различия ВАХ для различных видов образцов (металл, полупроводник, сверхпроводник).

 

АСМ

 

1. Аппаратура АСМ (предназначение основных блоков (блока сканера, блока АСМ-головки, АСМ-контроллера)

2. Ван-Дер-Ваальсово взаимодействие зонда с образцом. Потенциал Ленарда-Джонса. Общая энергия взаимодействия зонда с образцом. Сила взаимодействия.

3. Устройство зонда АСМ (кантилевера). Типичные геометрические размеры. Характеристики кантилевера (собственная частота колебаний, коэффициент упругости, радиус кривизны ...). Формула Стоуни. Производство зондов АСМ.

4. Режимы работы АСМ: режим постоянной высоты, режим постоянного взаимодействия (топографический), спектроскопический режим. Тензолеверы.



5. Оптическая система регистрации положения кантилевера. Сигналы регистрирующей системы: DFL, LF, LAZER.

6. Пьезосканеры и их недостатки (нелинейность, ползучесть (крип), гистерезис, температурный дрейф). Использование ёмкостных датчиков перемещения.

7. Работа системы обратной связи. Составляющие сигнала коррекции FBO: пропорциональная, интегральная и дифференциальная компоненты.

8. Обзор измерительных методик АСМ.

9. Контактный режим работы АСМ. Микроскопия латеральных сил. Определение капиллярных сил в режиме спектроскопии.

10. Разрешающая способность АСМ в контактном режиме. Связь разрешающей способности по вертикали и горизонтали. Достоинства и недостатки контактного режима работы АСМ

11. Полуконтактный режим работы АСМ. Три варианта обработки переменной составляющей сигнала DFL. Система ОС в полуконтактном режиме. Преимущества данного режима.

12. Бесконтактный режим работы кантилевера, его реализация на основе многопроходных методик. Уравнение колебаний кантилевера и его решение. Связь частоты колебаний с градиентом силы взаимодействия зонда и образца.

13. Магнитосиловая микроскопия. Сила взаимодействия зонда-диполя с магнитным образцом.

14. Электросиловая микроскопия. Общее представление силы взаимодействия зонда и образца за счёт электростатических сил.

15. Особенности ёмкостной микроскопии и Кельвин-микроскопии в определении распределения зарядов по поверхности образца, распределение работы выхода и ёмкостных свойств поверхности образца.

 

РЭМ

 

1. Разрешающая способность микроскопа и способы её улучшения. История создания и основные принципы работы и РЭМ и ПЭМ. Отличие РЭМ от ПЭМ (разрешающая способность, глубина резкости)



2. Виды генерации процессов на массивном образце. Виды генерации процессов в тонком образце. Использование информативных сигналов в РЭМ и ПЭМ.

3. Латеральное разрешение и разрешение по глубине (пространственное разрешение). Характеристики области возбуждения во вторичных электронах, отражённых электронах, характеристическом рентгеновском излучении и оже-электронах.

4. Спецификация РЭМ и ПЭМ и виды используемых приставок для электронных микроскопов.

5. Описание процессов рассеяния. Сечение рассеяния. Длина свободного пробега. Длина свободного пробега при нескольких процессах рассеяния.

6. Упругое и неупругое рассеяние. Связь их углов рассеяния.

7. Типы механизмов потери энергии электронов при неупругом рассеянии.

8. Потери энергии электронов при неупругом рассеянии по Бете. Формула Блоха. Условия применимости формулы Бете. Длина пробега по Бете. Формулы Поттса.

9. Вторичная электронная эмиссия. Объяснение характерного спектра энергий ВЭЭ.

10. Коэффициент истинно-вторичной эмиссии. Коэффициенты неупруго отражённых и упруго отражённых электронов. Вклад истинно-вторичных электронов для обратно отражённых электронов и электронов отражённых от стенок камеры.

11. Зависимость коэффициента истинно-вторичной эмиссии от порядкового номера элемента и энергии первичных электронов. Управление зарядкой мишени. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от угла падения. Кантен-эффект, его объяснение и учёт при интерпретации изображений.

12. Объяснение и использование характеристического рентгеновского излучения и оже-электронов. Дифференцирование зависимости N(Е). Сплошное рентгеновское излучение.

13. Явление контаминации. Формула Канае-Окаяма.

14. Эмпирические закономерности явления контаминации. Изменение размеров структур при контаминации. Использование контаминации для настройки электронного зонда.

15. Зависимость нагрева мишени от параметров электронного зонда и образца.

 

Устройство и работа электронного микроскопа

 

1. Конструкции и виды электронных пушек (автоэмиссионная, термоэмиссионная, на эффекте Шотки). Сравнение характеристик различных видов катодов для электронных пушек. Свойства электронных пушек (интенсивность, яркость, монохроматичность, стабильность).

2. Роль цилиндра Венельта. Кроссовер. Диаметр электронного зонда в кроссовере.Напряжение смещения в стабилизации и изменении электронного тока.

3. Яркость электронного пучка термокатода. Длина когерентности электронного пучка. Критический размер области эмиссии электронов.

4. Электромагнитные линзы (схема, структура). Требования к полюсным наконечникам. Траектории электронов в ЭМ-линзах. Эффект закручивания.

5. Управление током в конденсорной линзе. Измерение тока цилиндром Фарадея

6. Сферическая аберрация ЭМ-линз. Методы её исправления. Коэфф. сфер. аберрации. Хроматическая аберрация ЭМ-линз. Методы её исправления. Коэфф. хром. аберрации

7. Дифракционная аберрация и её связь с углом обзора апертуры линзы и энергией электронов. Совокупное влияние аберраций и выбор оптимального угла обзора апертуры линзы. Астигматизм. Принцип работы стигматоров

8. Вакуумная система электронных микроскопов. Условное деление вакуума различной глубины и его использование в рабочей камере, электронной колонне и электронной пушке. Используемые насосы: форвакуумный насос, турбомолекулярный и диффузионный насосы, ионно-сорбционные вакуумные насосы. Роль электрического поля и паров Ti

9. Зависимость диаметра зонда от аббераций. Формула для теоретического диаметра пучка.

10. Основные части РЭМ и его функциональная схема

11. Типы объектных линз (классическая и иммерсионная) и их особенности. Отличия в работе оптического и электронного (растрового) микроскопов.

12. Разрешение РЭМ. Ток зонда в зависимости от диаметра зонда и ускоряющего напряжения для различных РЭМ. Оптимальные области работы РЭМ. Глубина фокуса. Изменение глубины фокуса с изменением размера апертуры

13. Классический детектор Эверхарта-Торнли. Схема, режимы и принципы работы, преимущества и недостатки. Модифицирорванный детектор Эверхарта-Торнли.

14. Полупроводниковые детекторы вторичных электронов. Полупроводниковый детектор обратнорассеянных (отраженных) электронов. Осуществление топографического и химического контраста на детекторе обратнорассеянных (отраженных) электронов

15. Виды контраста в РЭМ. Режим регистрации истинно вторичных электронов. Режим регистрации обратноотражённых электронов

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.