Электронограф

Электроно́граф — вакуумный прибор для исследования молекул газа и атомного строения твёрдых тел методами электронографии.

История

Электронограф работает на принципах, разработанных в электронографии — методе исследования структуры веществ на основе дифракции электронов. Одним из основоположников структурной электронографии был Б. К. Вайншнейн, создавший первую модель электронографа. С помощью электронографа получают электронограммы, анализируя которые можно получать сведения о структуре твёрдых тел, газов и ряда других материалов.

Физические основы

Файл:Электронограф ЭМР-110К.jpg

Электронограф ЭМР-110К с компьютерным управлением

В основе методов электронографии лежит взаимодействие пучков электронов с исследующими веществами. В зависимости от типа вещества результатом взаимодействия пучка электронов с ним будут электронограммы различного вида.

Для твёрдых тел и поликристаллических материалов электронограмма представляет собой набор рефлексов (точки, пятна на фиксирующей фотографической эмульсии фотоплёнок или фотопластин), положение которых соответствует условию:

$a\varphi =n\lambda$,

где $a$ — межплоскостное расстояние, $\varphi$ — угол отклонения электронов, $n$ — целое число, $\lambda$ — длина волны де Бройля для электронов.

Анализ электронограммы состоит в изучении углового распределения дифрагированных электронов, поскольку картина дифракции зависит от структуры вещества, что позовляет изучать газы, жидкости и аморфные вещества.

Электронограмма твёрдого кристалла выглядит как совокупность точек и пятен, поликристаллического образца — окружностей, жидкостей, газов и аморфных тел — как система ореолов разной контрастности (поскольку электронограмма это, как правило, фотографическое изображение на фоточувствительном материале.

Электронограф представляет собой вакуумированную колонну, в которой находится источник электронов (обычно нагретая до высоких температур вольфрамовая нить). Электроны от источника разгоняются электрическим полем до нужной энергии (различают т. н. «быстрые» (разгоняемые напряжением от 30 кВ и выше) электроны и «медленные» (разгоняемые напряжением до 1 кВ), которые, пройдя ряд диафрагм и магнитных линз, формируются в узкий электронный пучок, падающий на исследуемый образец в объектной камере. При взаимодействии пучка электронов с образцом происходит их рассеивание. Частично электроны после рассеяния попадают в фотофиксатор (фотоаппарат или камеру), в которой на фоточувствительной пластине или плёнке формируется скрытое изображение. После экспозиции фотоматериалы проявляют, в результате чего получается электронограмма.

Физические параметры рассеянных электронов измеряются специальными приборами, в частности, зависимость интенсивности от угла рассеяния (диаграмма рассеяния). Кроме того, в электронографе содержатся дополнительные устройства для более полного изучения свойств вещества — нагреватели, холодильники, испарители, тензометры, а также ступенчатые источники питания, и др.

Колонна электронографа вакуумируется, управление автоматизировано, что позволяет достигать высокой разрешающей способности (до тысячных долей ангстрема).

Литература

• Глазер В. Основы электронной оптики. — Москва : Гостехиздат, 1957.
• Бонштедт Б. Э., Маркович М. Г. Фокусировка и отклонение пучков в электронно-лучевых приборах. — Москва : Советское радио, 1967.
• Кельман В. M., Явор С. Я. Электронная оптика. — Л. : Наука, 1968.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 3. Электричество. — Москва : Физматлит, 2014.

Ссылки

• Электронография

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Электронограф», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Электронограф» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».