هيكل المجهر الإلكتروني. المجهر الإلكتروني الحلقة الأولى
معهد موسكو للتكنولوجيا الإلكترونية
معمل المجهر الإلكتروني S.V. سيدوف
مبدأ تشغيل المجهر الإلكتروني الماسح الحديث واستخدامه لدراسة الأجسام الإلكترونية الدقيقة
الغرض من العمل: التعرف على طرق دراسة المواد والتركيبات الإلكترونية الدقيقة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.
مدة العمل: 4 ساعات.
الأجهزة والملحقات: مجهر المسح الإلكتروني Philips-
SEM-515 ، عينات من الهياكل الإلكترونية الدقيقة.
جهاز ومبدأ تشغيل المجهر الإلكتروني الماسح
1 المقدمة
المسح المجهري الإلكتروني هو دراسة جسم عن طريق التشعيع بحزمة إلكترونية مركزة بدقة ، والتي يتم نشرها في خطوط المسح على سطح العينة. نتيجة لتفاعل حزمة إلكترونية مركزة مع سطح العينة ، يتم إنتاج الإلكترونات الثانوية والإلكترونات المنعكسة وإشعاع الأشعة السينية المميز وإلكترونات أوجيه والفوتونات ذات الطاقات المختلفة. يتم إنتاجها بأحجام معينة - مناطق التوليد داخل العينة ويمكن استخدامها لقياس العديد من خصائصها ، مثل التضاريس السطحية والتركيب الكيميائي والخصائص الكهربائية ، إلخ.
السبب الرئيسي للاستخدام الواسع النطاق لمجاهر المسح الإلكتروني هو الدقة العالية في دراسة الأجسام الضخمة ، والتي تصل إلى 1.0 نانومتر (10 Å). ميزة أخرى مهمة للصور التي تم الحصول عليها في المجهر الإلكتروني الماسح هي أبعادها الثلاثية ، بسبب عمق المجال الكبير للجهاز. تفسر ملاءمة استخدام مجهر المسح في التكنولوجيا الدقيقة والنانوية بالبساطة النسبية لإعداد العينة وكفاءة البحث ، مما يجعل من الممكن استخدامه للتحكم التشغيلي للمعلمات التكنولوجية دون ضياع كبير للوقت. تتشكل الصورة في مجهر المسح على شكل إشارة تلفزيونية ، مما يبسط إلى حد كبير إدخالها في الكمبيوتر ومعالجة البرامج الإضافية لنتائج البحث.
إن تطور التقنيات الدقيقة وظهور التقنيات النانوية ، حيث تكون أبعاد العناصر أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي ، يجعل المسح المجهري الإلكتروني عمليًا الطريقة الوحيدة غير المدمرة للتحكم البصري في إنتاج إلكترونيات الحالة الصلبة والميكانيكا الدقيقة.
2. تفاعل شعاع إلكتروني مع عينة
عندما تتفاعل حزمة إلكترونية مع هدف صلب ، يظهر عدد كبير من أنواع الإشارات المختلفة. مصدر هذه الإشارات هو مناطق الإشعاع ، وتعتمد أبعادها على طاقة الحزمة والعدد الذري للهدف المقصف. حجم هذه المنطقة ، عند استخدام نوع معين من الإشارات ، يحدد دقة المجهر. على التين. يوضح الشكل 1 مناطق الإثارة في العينة لإشارات مختلفة.
توزيع الطاقة الكلي للإلكترونات المنبعثة من العينة
هو مبين في الشكل 2. تم الحصول عليها عند طاقة الحزمة العارضة E 0 = 180 eV ، ويتم رسم عدد الإلكترونات المنبعثة من الهدف J s (E) على طول المحور الإحداثي ، ويتم رسم الطاقة E لهذه الإلكترونات على طول محور الإحداثي. لاحظ أن نوع الاعتماد
الموضح في الشكل 2 صالح أيضًا للحزم التي تبلغ طاقتها من 5 إلى 50 كيلو إلكترون فولت المستخدمة في مسح المجاهر الإلكترونية.
جي 
تتكون المجموعة الأولى من إلكترونات منعكسة بشكل مرن مع طاقة قريبة من طاقة الحزمة الأولية. تنشأ أثناء التشتت المرن بزوايا كبيرة. مع زيادة العدد الذري Z ، يزداد الانتثار المرن ويزداد جزء الإلكترونات المنعكسة. يوضح الشكل 3 توزيع الطاقة للإلكترونات المنعكسة لبعض العناصر.
زاوية التشتت 135 0 
، W = E / E 0 هي الطاقة المعيارية ، d / dW هي عدد الإلكترونات المنعكسة لكل إلكترون ساقط ولكل وحدة فاصل طاقة. يمكن أن نرى من الشكل أنه مع زيادة العدد الذري ، لا يزداد عدد الإلكترونات المنعكسة فحسب ، بل تصبح طاقتها أيضًا أقرب إلى طاقة الحزمة الأولية. هذا يؤدي إلى ظهور تباين في العدد الذري ويجعل من الممكن دراسة تكوين الطور للكائن.
تشمل المجموعة الثانية الإلكترونات التي تعرضت لتشتت متعدد غير مرن وتشع على السطح بعد مرورها عبر طبقة سميكة إلى حد ما من المادة المستهدفة ، بعد أن فقدت جزءًا معينًا من طاقتها الأولية.
ه 
إلكترونات المجموعة الثالثة هي إلكترونات ثانوية ذات طاقة منخفضة (أقل من 50 فولتًا) ، والتي تتشكل عندما يتم إثارة الأصداف الخارجية للذرات المستهدفة بواسطة الحزمة الأولية للإلكترونات ضعيفة الارتباط. تؤثر تضاريس سطح العينة والمجالات الكهربائية والمغناطيسية المحلية التأثير الرئيسي على عدد الإلكترونات الثانوية. يعتمد عدد الإلكترونات الثانوية الناشئة على زاوية وقوع الحزمة الأولية (الشكل 4). لنفترض أن R 0 هو أقصى عمق لخروج الإلكترونات الثانوية. إذا مالت العينة ، يزداد طول المسار ضمن المسافة R 0 من السطح: R = R 0 sec
وبالتالي ، يزداد أيضًا عدد الاصطدامات التي تولد فيها الإلكترونات الثانوية. لذلك ، يؤدي التغيير الطفيف في زاوية السقوط إلى تغيير ملحوظ في سطوع إشارة الخرج. نظرًا لحقيقة أن توليد الإلكترونات الثانوية يحدث بشكل رئيسي في المنطقة القريبة من السطح للعينة (الشكل 1) ، فإن دقة الصورة في الإلكترونات الثانوية قريبة من حجم حزمة الإلكترون الأولية.
ينشأ إشعاع الأشعة السينية المميز نتيجة تفاعل الإلكترونات الساقطة مع الإلكترونات من قذائف K أو L أو M الداخلية لذرات العينة. يحمل طيف الإشعاع المميز معلومات حول التركيب الكيميائي للكائن. تعتمد العديد من طرق التحليل المجهري على هذا. تم تجهيز معظم مجاهر المسح الإلكتروني الحديثة بمقاييس طيفية مشتتة للطاقة من أجل التحليل الدقيق النوعي والكمي ، وكذلك لإنشاء خرائط سطح عينة في انبعاث الأشعة السينية المميزة لعناصر معينة.
3 جهاز ميكروسكوب مسح الكتروني.
لقد بدأنا في نشر مدونة بقلم رائد أعمال ومتخصص في تكنولوجيا المعلومات ومصمم هاو بدوام جزئي أليكسي براغين ، والتي تتحدث عن تجربة غير عادية - منذ عام الآن ، كان مؤلف المدونة منشغلاً في استعادة المعدات العلمية المعقدة - مسح ضوئي المجهر الإلكتروني - عمليا في المنزل. اقرأ عن التحديات الهندسية والتقنية والعلمية التي واجهها أليكسي وكيف تعامل معها.
ذات مرة اتصل بي أحد الأصدقاء وقال: لقد وجدت شيئًا مثيرًا للاهتمام ، أحتاج إلى إحضاره إليك ، ومع ذلك ، فهو يزن نصف طن. لذلك حصلت على عمود من المجهر الإلكتروني الماسح JEOL JSM-50A في مرآبي. تم سحبها من بعض المعاهد البحثية منذ فترة طويلة وتم نقلها إلى خردة المعادن. فقدت الإلكترونيات ، ولكن تم حفظ العمود الإلكتروني البصري مع جزء التفريغ.
منذ أن تم الحفاظ على الجزء الرئيسي من الجهاز ، نشأ السؤال: هل من الممكن حفظ المجهر بأكمله ، أي استعادته ووضعه في حالة صالحة للعمل؟ وفي المرآب ، بيديك ، بمساعدة المعرفة الهندسية والتقنية الأساسية والوسائل المرتجلة فقط؟ صحيح أنني لم أتعامل من قبل مع مثل هذه المعدات العلمية ، ناهيك عن القدرة على استخدامها ، ولم يكن لدي أي فكرة عن كيفية عملها. لكن من المثير للاهتمام ليس فقط وضع قطعة الحديد القديمة في حالة صالحة للعمل - من المثير للاهتمام معرفة كل شيء بمفردك والتحقق مما إذا كان من الممكن ، باستخدام الطريقة العلمية ، إتقان مجالات جديدة تمامًا. لذلك بدأت في استعادة المجهر الإلكتروني في المرآب.
في هذه المدونة ، سوف أخبركم بما تمكنت بالفعل من القيام به وما يجب القيام به. على طول الطريق ، سوف أقدم لكم مبادئ تشغيل المجاهر الإلكترونية ومكوناتها الرئيسية ، بالإضافة إلى الحديث عن العديد من العقبات التقنية التي يجب التغلب عليها أثناء العمل. اذا هيا بنا نبدأ.
من أجل استعادة المجهر الذي كنت أمتلكه على الأقل إلى حالة "الرسم بشعاع إلكتروني على شاشة مضيئة" ، كان ما يلي ضروريًا:
لنبدأ بالترتيب. سأتحدث اليوم عن مبادئ تشغيل المجاهر الإلكترونية. هم من نوعين:
انتقال المجهر الإلكتروني
يشبه TEM المجهر الضوئي التقليدي ، فقط العينة قيد الدراسة يتم تشعيعها ليس بالضوء (الفوتونات) ، ولكن بالإلكترونات. الطول الموجي لحزمة الإلكترون أصغر بكثير من طول حزمة الفوتون ، لذلك يمكن الحصول على دقة أعلى بكثير.
يتم تركيز شعاع الإلكترون والتحكم فيه بواسطة عدسات كهرومغناطيسية أو إلكتروستاتيكية. حتى أن لديهم نفس التشوهات (الانحرافات اللونية) مثل العدسات البصرية ، على الرغم من أن طبيعة التفاعل المادي هنا مختلفة تمامًا. بالمناسبة ، تضيف أيضًا تشوهات جديدة (ناتجة عن التواء الإلكترونات في العدسة على طول محور شعاع الإلكترون ، وهو ما لا يحدث مع الفوتونات في المجهر الضوئي).
TEM له عيوب: يجب أن تكون العينات المراد دراستها رفيعة جدًا وأقل سمكًا من 1 ميكرون ، وهذا ليس مناسبًا دائمًا ، خاصة عند العمل في المنزل. على سبيل المثال ، لرؤية شعرك من خلال الضوء ، يجب قصه على طول 50 طبقة على الأقل. هذا يرجع إلى حقيقة أن قوة اختراق شعاع الإلكترون أسوأ بكثير من الفوتون. بالإضافة إلى ذلك ، فإن TEM ، مع استثناءات نادرة ، مرهقة للغاية. لا يبدو هذا الجهاز ، الموضح أدناه ، بهذا الحجم (على الرغم من أنه أطول من الإنسان وله إطار صلب من الحديد الزهر) ، ولكنه يأتي أيضًا مزودًا بوحدة إمداد طاقة بحجم خزانة كبيرة - إجمالاً ، يلزم وجود غرفة كاملة تقريبًا.
لكن دقة TEM هي الأعلى. بمساعدته (إذا حاولت جاهدًا) يمكنك رؤية الذرات الفردية لمادة ما.
جامعة كالجاري
هذا القرار مفيد بشكل خاص لتحديد العامل المسبب لمرض فيروسي. تم بناء جميع تحليلات الفيروسات في القرن العشرين على أساس TEM ، وفقط مع ظهور طرق أرخص لتشخيص الفيروسات الشائعة (على سبيل المثال ، تفاعل البوليميراز المتسلسل ، أو PCR) ، توقف الاستخدام الروتيني لـ TEM لهذا الغرض.
على سبيل المثال ، إليك ما تبدو عليه إنفلونزا H1N1 "من خلال الضوء":
جامعة كالجاري
مجهر المسح الإلكتروني
يستخدم SEM بشكل أساسي لدراسة سطح العينات بدقة عالية جدًا (تكبير مليون مرة ، مقابل 2000 للمجاهر الضوئية). وهذا أكثر فائدة في المنزل :)
على سبيل المثال ، هكذا تبدو شعيرة الفرشاة المفردة مثل فرشاة أسنان جديدة:
يجب أن يحدث الشيء نفسه في العمود الإلكتروني البصري للميكروسكوب ، هنا فقط يتم تشعيع العينة ، وليس الفوسفور في الشاشة ، ويتم تشكيل الصورة على أساس المعلومات من أجهزة الاستشعار التي تسجل الإلكترونات الثانوية ، والإلكترونات المنعكسة بشكل مرن ، وهكذا. على. سيتم مناقشة هذا النوع من المجهر الإلكتروني في هذه المدونة.
يعمل كل من النطاق الحركي للتلفزيون والعمود الإلكتروني البصري للميكروسكوب تحت التفريغ فقط. لكنني سأتحدث عن هذا بالتفصيل في العدد القادم.
(يتبع)
ميكروسكوب الكتروني- جهاز تفريغ عالي الجهد يتم فيه الحصول على صورة مكبرة لجسم باستخدام تيار من الإلكترونات. مصممة للبحث والتصوير الفوتوغرافي للأشياء بتكبير عالٍ. المجاهر الإلكترونية ذات دقة عالية. تستخدم المجاهر الإلكترونية على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا والبيولوجيا والطب.
وفقًا لمبدأ التشغيل ، يتم تمييز المجاهر شبه الشفافة (الإرسال) والمسح الضوئي (النقطية) والمجمعة الإلكترونية. يمكن أن يعمل الأخير في وضع شبه شفاف أو مسح ضوئي أو في وضعين في وقت واحد.
بدأت الصناعة المحلية في إنتاج المجاهر الإلكترونية الناقلة في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين ، وكانت الحاجة إلى إنشاء مجهر إلكتروني بسبب الدقة المنخفضة للمجاهر الضوئية. لزيادة الدقة ، كان مطلوبًا مصدر إشعاع ذو طول موجي أقصر. أصبح حل المشكلة ممكنًا فقط باستخدام شعاع الإلكترون كمنور. الطول الموجي لتدفق الإلكترونات المتسارعة في مجال كهربائي بفارق جهد قدره 50000 فولت هو 0.005 نانومتر. في الوقت الحاضر ، تم تحقيق دقة 0.01 نانومتر لأغشية الذهب باستخدام مجهر إلكتروني ناقل.
مخطط مجهر إلكتروني من نوع ناقل الحركة: 1 - مدفع إلكتروني 2 - العدسات المكثفة. 3 - عدسة 4 - عدسات الإسقاط ؛ 5 - أنبوب به نوافذ عرض يمكنك من خلاله مشاهدة الصورة ؛ 6 - كابل عالي الجهد ؛ 7 - نظام الفراغ 8 - لوحة التحكم ؛ 9 - الوقوف 10 - مصدر طاقة عالي الجهد ؛ 11- امدادات الطاقة للعدسات الكهرومغناطيسية.
لا يختلف الرسم التخطيطي للمجهر الإلكتروني النافذ كثيرًا عن مخطط المجهر الضوئي (انظر). يتشابه مسار الأشعة والعناصر الهيكلية الرئيسية لكلا المجهر. على الرغم من التنوع الكبير في إنتاج المجاهر الإلكترونية ، فقد تم تصنيعها جميعًا وفقًا لنفس المخطط. العنصر الهيكلي الرئيسي في المجهر الإلكتروني للإرسال هو عمود المجهر ، والذي يتكون من مصدر إلكترون (مسدس إلكتروني) ، ومجموعة من العدسات الكهرومغناطيسية ، ومرحلة كائن مع حامل كائن ، وشاشة مضيئة ، وجهاز تسجيل ضوئي (انظر الرسم التخطيطي) ). يتم تجميع جميع العناصر الهيكلية لعمود المجهر بإحكام. يخلق نظام مضخات التفريغ في العمود فراغًا عميقًا لمرور الإلكترونات دون عوائق وحماية العينة من التلف.
يتشكل تدفق الإلكترونات في مسدس مجهر ، مبني على مبدأ مصباح ثلاثي الأقطاب (كاثود ، أنود ، قطب تحكم). نتيجة للانبعاث الحراري من كاثود التنجستن المسخن على شكل حرف V ، يتم إطلاق الإلكترونات ، والتي يتم تسريعها إلى طاقات عالية في مجال كهربائي مع فرق جهد من عدة عشرات إلى عدة مئات من الكيلوفولت. من خلال الفتحة الموجودة في الأنود ، يندفع تدفق الإلكترونات إلى فجوة العدسات الكهرومغناطيسية.
جنبا إلى جنب مع كاثودات التنغستن الحرارية ، يتم استخدام كاثودات انبعاث القضبان والمجال في المجهر الإلكتروني ، والتي توفر كثافة شعاع إلكترونية أعلى بكثير. ومع ذلك ، فإن عملها يتطلب تفريغًا لا يقل عن 10 ^ -7 ملم زئبق. الفن ، مما يخلق صعوبات إضافية في التصميم والتشغيل.
العنصر الهيكلي الرئيسي الآخر لعمود المجهر هو العدسة الكهرومغناطيسية ، وهي عبارة عن ملف به عدد كبير من لفات سلك نحاسي رفيع ، يتم وضعه في غلاف من الحديد اللين. عندما يمر تيار كهربائي عبر لف العدسة ، يتشكل فيها مجال كهرومغناطيسي ، تتركز خطوط قوته في التمزق الحلقي الداخلي للقذيفة. لتعزيز المجال المغناطيسي ، يتم وضع طرف قطب في منطقة عدم الاستمرارية ، مما يجعل من الممكن الحصول على مجال قوي ومتماثل بأقل تيار في لف العدسة. عيب العدسات الكهرومغناطيسية هو الانحرافات المختلفة التي تؤثر على دقة المجهر. الأهم هو اللابؤرية ، الناجم عن عدم تناسق المجال المغناطيسي للعدسة. للقضاء عليه ، يتم استخدام وصمات ميكانيكية وكهربائية.
تتمثل مهمة العدسات المزدوجة المكثف ، مثل مكثف المجهر الضوئي ، في تغيير إضاءة الجسم عن طريق تغيير كثافة تدفق الإلكترون. يحدد الحجاب الحاجز لعدسة مكثف بقطر 40-80 ميكرومتر الجزء المركزي الأكثر تجانسًا من حزمة الإلكترون. العدسة الشيئية هي أقصر عدسة تركيز ذات مجال مغناطيسي قوي. وتتمثل مهمتها في التركيز وزيادة زاوية حركة الإلكترونات التي مرت عبر الجسم. تعتمد دقة المجهر إلى حد كبير على جودة التصنيع وتوحيد مادة طرف قطب العدسة الشيئية. في العدسات المتوسطة والعدسات الإسقاطية ، هناك زيادة أخرى في زاوية حركة الإلكترون.
تُفرض متطلبات خاصة على جودة مرحلة الكائن وحامل الكائن ، حيث لا يجب فقط تحريك العينة وإمالتها في اتجاهات معينة بتكبير عالٍ ، ولكن أيضًا ، إذا لزم الأمر ، إخضاعها للتمدد أو التسخين أو التبريد.
الجهاز الإلكتروني والميكانيكي المعقد نوعًا ما هو جزء تسجيل الصور من المجهر ، والذي يسمح بالتعرض التلقائي ، واستبدال المواد الفوتوغرافية الملتقطة ، وتسجيل أوضاع الفحص المجهري اللازمة عليها.
على عكس المجهر الضوئي ، فإن موضوع الدراسة في المجهر الإلكتروني النافذ مثبت على شبكات رفيعة مصنوعة من مادة غير مغناطيسية (النحاس والبلاديوم والبلاتين والذهب). يتم ربط طبقة رقيقة من مادة الكولوديون أو فورم فار أو الكربون بسمك عشرات النانومتر على الشبكات ، ثم يتم تطبيق المادة التي تخضع للفحص المجهري. يؤدي تفاعل الإلكترونات الساقطة مع ذرات العينة إلى تغيير في اتجاه حركتها أو انحرافها بزوايا صغيرة أو انعكاس أو امتصاص كامل. في تشكيل صورة على شاشة مضيئة أو مادة فوتوغرافية ، تشارك فقط تلك الإلكترونات التي انحرفت بواسطة مادة العينة في زوايا غير مهمة وكانت قادرة على المرور عبر فتحة العدسة للعدسة الموضوعية. يعتمد تباين الصورة على وجود ذرات ثقيلة في العينة ، مما يؤثر بشدة على اتجاه حركة الإلكترون. لتعزيز تباين الكائنات البيولوجية المبنية بشكل أساسي من عناصر الضوء ، يتم استخدام طرق مختلفة للتباين (انظر المجهر الإلكتروني).
في المجهر الإلكتروني النافذ ، من الممكن الحصول على صورة حقل مظلم لعينة عندما تكون مضاءة بشعاع إلكتروني مائل. في هذه الحالة ، تمر الإلكترونات المبعثرة بواسطة العينة عبر فتحة الحجاب الحاجز. يعمل الفحص المجهري للمجال المظلم على تحسين تباين الصورة بدقة عالية لتفاصيل العينة. يوفر المجهر الإلكتروني النافذ أيضًا طريقة الانحراف الجزئي لأدنى حد من البلورات. لا يتطلب الانتقال من نظام المجال الساطع إلى نظام المجال المظلم والانتشار الجزئي تغييرات كبيرة في مخطط المجهر.
في المجهر الإلكتروني الماسح ، يتشكل تدفق الإلكترون بواسطة مسدس عالي الجهد. بمساعدة العدسات المكثفة المزدوجة ، يتم الحصول على حزمة رقيقة من الإلكترونات (مسبار الإلكترون). عن طريق انحراف الملفات ، يتم نشر مسبار الإلكترون على سطح العينة ، مما يتسبب في حدوث إشعاع. يشبه نظام المسح في المجهر الإلكتروني الماسح النظام الذي يتم من خلاله الحصول على صورة تلفزيونية. يؤدي تفاعل حزمة إلكترونية مع عينة إلى ظهور إلكترونات مبعثرة ، والتي فقدت جزءًا من طاقتها عند التفاعل مع ذرات العينة. لبناء صورة ثلاثية الأبعاد في مجهر إلكتروني مسح ، يتم جمع الإلكترونات بواسطة كاشف خاص ، ويتم تضخيمها وتغذيتها إلى مولد الاجتياح. يعتمد عدد الإلكترونات المنعكسة والثانوية في كل نقطة فردية على التضاريس والتركيب الكيميائي للعينة ، ويتغير سطوع وتباين صورة الكائن على شريط الحركة وفقًا لذلك. تصل دقة المجهر الإلكتروني الماسح إلى 3 نانومتر ، والتكبير 300000. يوفر الفراغ العميق في عمود المجهر الإلكتروني الماسح تجفيفًا إلزاميًا للعينات البيولوجية بالمذيبات العضوية أو تجميدها بالتجميد من حالة التجميد.
يمكن إنشاء مجهر إلكتروني مشترك على أساس مجهر إلكتروني ناقل أو مسح. باستخدام مجهر إلكتروني مدمج ، يمكنك دراسة العينة في وقت واحد في أوضاع الإرسال والمسح. في المجهر الإلكتروني المدمج ، وكذلك في المسح الضوئي ، يتم توفير فرصة لانحراف الأشعة السينية ، وتحليل تشتت الطاقة للتركيب الكيميائي لمادة الكائن ، وكذلك لتحليل الجهاز البصري الهيكلي للصور.
لزيادة كفاءة استخدام جميع أنواع المجاهر الإلكترونية ، تم إنشاء أنظمة تسمح بتحويل الصورة المجهرية الإلكترونية إلى شكل رقمي مع المعالجة اللاحقة لهذه المعلومات على الكمبيوتر.
فهرس: Stoyanova I. G. and Anasknn I. F. الأسس الفيزيائية لطرق المجهر الإلكتروني للإرسال ، M. ، 1972 ؛ Suvorov A. L. Microscopy in Science and Technology، M.، 1981؛ Finean J. البنى التحتية البيولوجية ، العابرة. من الإنجليزية ، M. ، 1970 ؛ Schimmel G. تقنية المجهر الإلكتروني ، العابرة. مع الألمانية م ، 1972. انظر أيضا ببليوغر. للفن. المجهر الإلكتروني.
علم الآثار التكنولوجي)
بعض المجاهر الإلكترونية تستعيد عافيتها ، والبعض الآخر يستعيد البرامج الثابتة للمركبة الفضائية ، والبعض الآخر يعمل في الهندسة العكسية لدوائر الدوائر الدقيقة تحت المجهر. أظن أن الاحتلال مثير للغاية.
وبالمناسبة ، تذكرت منشورًا رائعًا عن علم الآثار الصناعية.
المفسد
هناك نوعان من ذاكرة الشركة: الأشخاص والتوثيق. يتذكر الناس كيف تعمل الأشياء ويعرفون السبب. في بعض الأحيان يسجلون هذه المعلومات في مكان ما ويحتفظون بسجلاتهم في مكان ما. يطلق عليه "التوثيق". يعمل فقدان ذاكرة الشركات بنفس الطريقة: يغادر الناس ، وتختفي الوثائق أو تتعفن أو تُنسى ببساطة.
قضيت عدة عقود أعمل في شركة بتروكيماويات كبيرة. في أوائل الثمانينيات ، صممنا وبنينا مصنعًا يحول الهيدروكربونات إلى هيدروكربونات أخرى. على مدار الثلاثين عامًا القادمة ، تضاءلت ذاكرة الشركة لهذا المصنع. نعم ، المصنع لا يزال قيد التشغيل ويحقق أرباحًا للشركة ؛ يتم إجراء الصيانة ، ويعرف الحكماء ما يحتاجون إليه للنفض والركل للحفاظ على تشغيل المصنع.
لكن الشركة نسيت تمامًا كيف يعمل هذا المصنع.
حدث هذا بسبب عدة عوامل:
أدى الانكماش في صناعة البتروكيماويات في الثمانينيات والتسعينيات إلى توقفنا عن توظيف أشخاص جدد. في أواخر التسعينيات ، كانت مجموعتنا تتكون من رجال تقل أعمارهم عن 35 عامًا أو أكثر من 55 عامًا - مع استثناءات نادرة جدًا.
لقد تحولنا ببطء إلى التصميم بمساعدة أنظمة الكمبيوتر.
بسبب عمليات إعادة تنظيم الشركة ، كان علينا نقل المكتب بالكامل فعليًا من مكان إلى آخر.
أدى اندماج الشركات بعد بضع سنوات إلى حل شركتنا بالكامل إلى شركة أكبر ، مما تسبب في تغيير هائل في الإدارات والموظفين.
علم الآثار الصناعية
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تقاعدت أنا والعديد من زملائي.
في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تذكرت الشركة المصنع واعتقدت أنه سيكون من الجيد فعل شيء به. قل ، زد الإنتاج. على سبيل المثال ، يمكنك العثور على عنق الزجاجة في عملية الإنتاج وتحسينها - لم تتوقف التكنولوجيا عن العمل طوال الثلاثين عامًا - وربما إضافة ورشة عمل أخرى.
وهنا الشركة مطبوعة بجدار من الطوب من كل مكان. كيف تم بناء هذا المصنع؟ لماذا تم بناؤه بهذه الطريقة وليس بطريقة أخرى؟ كيف تعمل بالضبط؟ لماذا نحتاج إلى ضريبة القيمة المضافة (أ) ، ولماذا يتم توصيل ورشتي العمل (ب) و (ج) بخط أنابيب ، ولماذا يبلغ قطر خط الأنابيب G وليس D؟
فقدان ذاكرة الشركات أثناء العمل. الآلات العملاقة التي صنعها كائنات فضائية مع بطل التكنولوجيا الفضائية الخاص بهم مثل الساعة ، ينفثون أكوامًا من البوليمرات. لدى الشركة فكرة غامضة عن كيفية صيانة هذه الآلات ، ولكن ليس لديها أي فكرة عن السحر المذهل الذي يحدث في الداخل ، ولا أحد لديه أدنى فكرة عن كيفية صنعها. بشكل عام ، الناس ليسوا متأكدين حتى مما يجب البحث عنه بالضبط ، ولا يعرفون من أي جانب يجب حل هذا التشابك.
نحن نبحث عن الرجال الذين كانوا يعملون بالفعل في الشركة أثناء بناء هذا المصنع. الآن يشغلون مناصب عالية ويجلسون في مكاتب منفصلة ومكيفة الهواء. يتم تكليفهم بمهمة العثور على وثائق حول المصنع المذكور. لم تعد ذاكرة مؤسسية ، إنها أشبه بعلم الآثار الصناعية. لا أحد يعرف نوع التوثيق الموجود على هذا المصنع ، وما إذا كان موجودًا على الإطلاق ، وإذا كان الأمر كذلك ، في أي شكل يتم تخزينه ، وبأي تنسيقات ، وما يتضمنه ، وأين يقع فعليًا. تم تصميم المصنع من قبل فريق تصميم لم يعد موجودًا ، في شركة تم الاستيلاء عليها منذ ذلك الحين ، في مكتب تم إغلاقه ، باستخدام أساليب ما قبل عصر الكمبيوتر التي لم تعد قيد الاستخدام.
يتذكر الرجال طفولتهم مع الاحتشاد الإجباري في الوحل ، ويشمرون عن أكمام السترات الواقية من الرصاص ويذهبون إلى العمل.
المجاهر الإلكترونيةظهرت في الثلاثينيات وانتشرت على نطاق واسع في الخمسينيات.
يوضح الشكل ناقل حركة حديث (نصف شفاف) ميكروسكوب الكتروني، والشكل يوضح مسار شعاع الإلكترون في هذا المجهر. في المجهر الإلكتروني النافذ ، تمر الإلكترونات عبر العينة قبل تكوين الصورة. تم بناء مثل هذا المجهر الإلكتروني أولاً.
ميكروسكوب الكترونيرأسا على عقب مقارنة بالمجهر الضوئي. يتم تطبيق الإشعاع على العينة من الأعلى ، وتتشكل الصورة من الأسفل. مبدأ تشغيل المجهر الإلكتروني هو في الأساس نفس مبدأ المجهر الضوئي. يتم توجيه شعاع الإلكترون بواسطة عدسات مكثفة إلى العينة ، ثم يتم تكبير الصورة الناتجة بواسطة عدسات أخرى.
يلخص الجدول بعض أوجه التشابه والاختلاف بين الضوء و المجاهر الإلكترونية. يوجد في الجزء العلوي من عمود المجهر الإلكتروني مصدر للإلكترونات - خيوط تنجستن ، مماثلة لتلك الموجودة في المصباح الكهربائي العادي. يتم تطبيق جهد عالي (على سبيل المثال ، 50000 فولت) ، ويصدر الفتيل تيارًا من الإلكترونات. تركز المغناطيسات الكهربائية شعاع الإلكترون.
يتم إنشاء فراغ عميق داخل العمود. هذا ضروري لتقليل التشتت الإلكتروناتبسبب الاصطدام بجزيئات الهواء. يمكن استخدام المقاطع أو الجزيئات الرقيقة جدًا فقط للدراسة في المجهر الإلكتروني ، حيث يتم امتصاص شعاع الإلكترون بالكامل تقريبًا بواسطة أجسام أكبر. تمتص الأجزاء الأكثر كثافة نسبيًا من الجسم الإلكترونات وبالتالي تظهر أكثر قتامة في الصورة المشكلة. تستخدم المعادن الثقيلة مثل الرصاص واليورانيوم لتلطيخ العينة لزيادة التباين.
الإلكتروناتغير مرئية للعين البشرية ، لذلك يتم توجيهها إلى الفلورسنت ، الذي يعيد إنتاج الصورة المرئية (بالأبيض والأسود). لالتقاط صورة ، يتم إزالة الشاشة وتوجيه الإلكترونات مباشرة إلى الفيلم. تسمى الصورة الملتقطة بالمجهر الإلكتروني صورة مجهرية إلكترونية.
ميزة المجهر الإلكتروني:
1) دقة عالية (0.5 نانومتر في الممارسة)
عيوب المجهر الإلكتروني:
1) يجب أن تكون المادة المعدة للدراسة ميتة ، حيث إنها في فراغ أثناء عملية الملاحظة ؛
2) من الصعب التأكد من أن الكائن يعيد إنتاج خلية حية بكل تفاصيلها ، لأن تثبيت وتلطيخ المادة قيد الدراسة يمكن أن يغير أو يتلف هيكلها ؛
3) المجهر الإلكتروني نفسه وصيانته باهظ الثمن ؛
4) يستغرق تحضير المواد للعمل بالمجهر وقتًا طويلاً ويتطلب موظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً ؛
5) يتم تدمير العينات المدروسة تدريجياً تحت تأثير شعاع الإلكترون. لذلك ، إذا كانت هناك حاجة لدراسة مفصلة للعينة ، فمن الضروري تصويرها.
