Електронна мікроскопія

Електронна мікроскопія застосовується для вивчення мікрогеометричних характеристик поверхонь, кристалографії, дефектів структури. Метод базується на тому, що електрони, прискорені до значень енергії Е, мають властивість хвилі з довжиною

(2.9)

де h - постійна Планка;

me - маса електрона.

Завдяки мізерності довжини цієї хвилі забезпечується висока роздільна здатність. Зображення можна отримати в прохідних (просвічуюча електронна мікроскопія) і у відбитих променях.

Просвічуючі електронні мікроскопи (ПЕМ) дозволяють отримати роздільність до 1 нм., тобто виявляти шорсткість молекулярного порядку. Основний недолік просвічуючої електронної мікроскопії - необхідність знімати тонкі, прозорі для електронів репліки - відбитки з досліджуваної поверхні. Для дослідження поверхонь тертя більш зручні мікроскопи, що працюють на відбитих електронах (МВЕ). Зображення в них отримується внаслідок різного розсіювання електронів різними ділянками поверхні в залежності від матеріалу і мікрорельєфу. Звичайно МВЕ працюють по принципу сканування досліджуваної поверхні електронним променем, що має розгортку по двох взаємно перпендикулярних напрямках. Такі електронні мікроскопи називаються растровими (РЕМ). Зображення в РЕМ отримується на екрані електронно-променевої трубки і може бути задукоментовано фотографічно або за допомогою комп’ютера. Діаметр електронного променя не перевищує 10 нм., що дозволяє досліджувати малі ділянки поверхні. Роздільна здатність РЕМ гірша, чим ПЕМ.

Основна перевага електронних мікроскопів в порівнянні з оптичними полягає в поєднанні великого збільшення (до 100000 у РЕМ і 500000 у ПЕМ) із значною глибиною різкості (порядку одиниць і десятків мкм). Це дозволяє однозначно спостерігати при великому збільшенні деталі поверхні, які знаходяться на різних висотах і отримувати наглядне «об’ємне» зображення структури поверхні.

Приклади оптичних і електронних фотографій зношених поверхонь наведені на рисунку 2.19.

а		б
в		г
Рисунок 2.19- Електронні (х10000) (а, б і г) і оптична (в) фотографії зношених поверхонь: а - чавунна; б - сталева зношена поверхня; в - втомні тріщини (косий шліф); г - поверхня, ушкоджена фреттінг-корозією