загрузка...
 
7.1 Детекторні системи типу сцинтилятор-фотопомножувач
Повернутись до змісту

7.1 Детекторні системи типу сцинтилятор-фотопомножувач

Найбільшого поширення у растрових електронних мікроскопах отримали детектори типу сцинтилятор-фотопомножувач, який було розроблено Еверхартом та Торнлі. На рис. 2.11 зображено схему такого детектора.

 

Рисунок 2.11 – Схема детектора електронів Еверхарта-Торнлі: 1 - зразок; 2 - падаючий пучок електронів; 3 - сцинтилятор; 4 - світловод; 5 - фотоелектронний помножувач (ФЕП); 6 - циліндр Фарадея. Суцільною лінією показані траєкторії  відбитих електронів, а штрихованою – вторинних

Електрони з великою енергією потрапляють на сцинтилятор. Він являє собою леговану пластмасу або скло, що здатні випромінювати фотони внаслідок потрапляння на них електронів (наприклад, з’єднання CaF2 рівномірно леговане європієм). У сцинтиляторі електрони генерують фотонний сигнал, який по світловоду передається на ФЕП. Оскільки на даному етапі сигнал є світловим випромінюванням і може проходити через кварцове скло, то ФЕП розміщується за межами камери об’єкта. Фотони бомбардують перший електрод ФЕП. При цьому вони викликають каскад електронів, які, у свою чергу, на наступних електродах утворюють теж каскад електронів. Таким чином, утворюється імпульс, на виході підсилений у 105 – 106 разів.

Для того, щоб можна було використати сигнал від низькоенергетичних вторинних та збільшити ефективність збору відбитих електронів, сцинтилятор покривають плівкою алюмінію товщиною від 10 до 50 нм, на яку подається потенціал +(10 - 12) кВ. З метою позбавлення впливу високої напруги на падаючий пучок сцинтилятор оточується циліндром Фарадея. Для покращання збору вторинних електронів до циліндра Фарадея прикладається додатний потенціал до +250 В. Така напруга не впливає на падаючий пучок електронів. Для того щоб позбутися вторинних електронів, на циліндр Фарадея подається потенціал -50 В або знімається висока напруга із сцинтилятора. Відмітимо, що електрони з енергією порядку 20 кеВ і більше можуть збуджувати сцинтилятор без прикладення до нього високої напруги.

Із відбитих електронів сцинтилятором збираються лише ті, які рухаються безпосередньо за напрямом сцинтилятора. Ефективність збору становить від 1 до 10 %. Кут виходу для детектора Еверхарта-Торнлі становить 30°. Тілесний кут – 0,05 ст. рад. Діаметр сцинтилятора дорівнює 1 см. Відстань від точки падіння пучка до сцинтилятора – 4 см. Для вторинних електронів кут виходу та тілесний кут збору визначити дуже складно, оскільки вони прискорюються напругою, що прикладається до сцинтилятора.

Відмітимо основні особливості детекторів даного типу:

електричний сигнал, отриманий за допомогою детекторної системи, має низький рівень шуму та велике підсилення;

детектуються як відбиті, так і вторинні електрони;

геометрична ефективність збору відбитих електронів становить від 1 до 10 %;

ефективність збору вторинних електронів становить 50 %;

у детекторі можна позбутися сигналу від вторинних електронів завдяки циліндру Фарадея.

Для більш повного збору інформації у РЕМ розроблено ряд детекторів, такі як із ширококутовими сцинтиляторами, з послідовним великим числом сцинтиляторів, детектори з перетворювачем тощо.



загрузка...