Исследование нарушений структуры методом муар-эффекта

 

Метод двухлучевой электронной микроскопии ограничен разрешающей силой электронного микроскопа при разрешении периодичности решетки. Ментер добился разреше­ния постоянной решетки в 12 А у фталоцианина платины, а позднее — постоянной решетки в 6,9 А у трехокиси молибдена. Однако постоянные решеток большинства практически интересных веществ слишком малы для разрешения с помощью современной аппаратуры. Повысить разрешающую способность можно путем использования дифракционной картины му­ар-эффекта, образующейся при прохождении электронного пуч­ка через два тонких наложенных друг на друга кристалла, слег­ка различающихся постоянными решетки или ориентациями аналогично оптическому случаю наложения дифракционных ре­шеток.

 

Здесь можно различать два основных случая. Для парал­лельных решеток со слегка отличающимися периодами di и d₂, удовлетворяющими условию Брегга, получается картина муар- эффекта с «периодом» D=did₂l{d₂ — di). В случаях двух тожде­ственных кристаллических слоев, повернутых друг относительно друга на малый угол е, наблюдаемый период по муар-эффекгу составляет D = d/e. Можно поэтому говорить о дости­гаемых с помощью муара увеличениях M = d₂/(d₂ — di) или соот­ветственно М=1/в. Непосредственно ненаблюдаемые дефекты упаковки или дислокации в наложенных друг на друга кристал­лах будут выглядеть как резкие искажения муарового изобра­жения. Таким образом, применение этого остроумного метода улучшает разрешающую силу прибора.

В микроскопах этого типа используется увеличение эмиссионной картины с ма­ленького точечного участка металла, которое происходит при наложении сильного электрического поля между эмиттирующим острием и анодом. Эмитированные частицы на расстоянии не­скольких сантиметров от острия попадают на флуоресцирующий экран, и увеличение определяется отношением радиуса экрана к радиусу острия (умноженному на константу, близкую к еди­нице). При отрицательном смещении на острие происходит эмис­сия электронов, при положительном смещении — ионная эмиссия (для этого обычно используется адсорбция гелия или водорода). Автоионный микроскоп при охлаждении острия позволяет раз­решить отдельные поверхностные атомы.

Объектом исследования являются различные грани монокристаллического острия, адсорбированные слои газа и пленки, на­несенные испарением в вакууме на острие; конечно, обычные плоские пленки этим методом изучать нельзя. Благодаря своему высокому разрешению автоэмиссионная микроскопия дает цен­ную информацию о различных поверхностных явлениях, которую невозможно получить другими методами. Однако ее примене­ние ограничено из-за специфичности и трудоемкости экспери­ментальной методики. Более подробные сведения о теории и экспериментальной методике, а также описание результатов можно найти в работах. Автоэмиссионный масс-спек­трометр описан Бекки.

Ф и г. 1. Схема изображения дефекта упаковки посредством муар-эффекта.

В настоящее время разрешающая способность в лучших электронных микроскопах достигает долей ангстрема.