О природе минералов 1 Введение

4.7 Дифракция электронов и
просвечивающий электронный
микроскоп
Электроны, подобно рентгеновским лучам и ней-
тронам, характеризуются длиной волны, и поэто-
му атомные плоскости в кристалле почти точно
так же рассеивают и их. Электронные дифрак-
ционные картины получаются с помощью просве-
чивающего (трансмиссионного) электронного ми-
кроскопа (ПЭМ). При этом длины волн ускорен-
ных электронов зависят от разности потенциалов
между катодом и анодом. У типичного ПЭМ, име-
ющего ускоряющий потенциал 100 или 200 кВ,
длины волн электронов в пучке составляют соот-
ветственно 0,0037 и 0,0025 HM, т. е. они прибли-
зительно в 50-100 раз меньше, чем длины волн
рентгеновских лучей. Вследствие этого при ди-
фракции электронов брэгговские углы
 θ
гораздо
меньше, и поэтому удается получать электронные
дифракционные картины, подобные прецессион-
ным фотографиям монокристаллов. При этом нет
необходимости вращать кристалл в электронном
пучке или передвигать пленку (рис. 4.19).
Имеются и другие различия между дифрак-
цией электронов и рентгеновских лучей. Электро-
Рис. 4.19 Электронная дифракционная картина
галенита PbS вдоль четверной оси.
ны, как и рентгеновские лучи, рассеиваются элек-
тронными облаками атомов, находящихся в кри-
сталлографических плоскостях, но приблизитель-
но в 100 раз интенсивнее, чем рентгеновские лучи.
Это позволяет исследовать гораздо более мелкие
фрагменты кристалла и облегчает изучение таких
слабых дифракционных эффектов, какие возника-
ют при некоторых формах упорядочения атомов.
Главное различие, однако, состоит в том, что элек-
троны в отличие от рентгеновских лучей могут
фокусироваться магнитными линзами, что позво-
ляет с легкостью получать изображения на ПЭМ.
Существует много общего в процессе получе-
ния изображения на ПЭМ и обычном поляризаци-
онном микроскопе. На рис. 4.20 приведены схема-
тические чертежи этих двух типов микроскопов.
Заметим, что на этом рисунке поляризационный
микроскоп изображен в перевернутом виде — ис-
точник освещения находится вверху, а не внизу.
У ПЭМ источником электронов является нить
электронной пушки. Электроны образуются при
прохождении через нить сильного электрического
тока и ускоряются за счет разности потенциалов
между катодом и анодом. Затем пучок электро-
нов проходит через ряд электромагнитных линз,
составляющих конденсорную линзовую систему,
которая фокусирует электроны в четко ограни-
ченный пучок. После этого пучок проходит че-
рез образец и электроны рассеиваются атомны-
ми плоскостями. На следующем этапе дифрагиро-
ванный электронный пучок проходит через лин-
зы объектива. Электронная дифракционная кар-
тина образуется на тыловой фокальной плоско-
сти линзы объектива. Это в какой-то степени
аналогично тому, что происходит при рассмотре-
нии оптических фигур с линзами Бертрана (см.
разд. 7.8.5). Затем пучок проходит через систе-
му промежуточных и проекционных линз, кото-
рая служит для увеличения изображения и про-
ецирования его на экран прямого видения. Элек-
тромагнитные линзы системы промежуточных и
проекционных линз могут быть настроены таким
образом, что на экран прямого видения будет
проецироваться или электронная дифракционная
картина, или увеличенное изображение образца.
Чтобы электроны в пучке не рассеивались ато-
мами и молекулами воздуха, в колонне микро-

---