Это статья Альбины Дауровой, декана физико-технического факультета СОГУ, в которой она пишет о изобретённом на факультета детекторе для Микроскопа МРЭМ-200, а также о полученных с его помощью изображениях.
Источник: https://telegra.ph/SLUZHU-NAUKE---ISPOVED-STAROGO-MIKROSKOPA-10-31
Знакомьтесь: растровый электронный микроскоп МРЭМ-200.
Год рождения этого прибора, если верить техническому паспорту, далекий уже 1987-й. Все его собратья, трудившиеся на просторах Советского Союза, давно на пенсии.
Прописка экземпляра, о котором пойдет речь, - г. Владикавказ. Именно здесь в историческом здании бывшей гимназии расположился физико-технический факультет Северо-Осетинского госуниверситета. И именно здесь в умелых руках заведующего кафедрой физики и астрономии кандидата технических наук Ивана Вадимовича Силаева стало возможным то, о чем старый микроскоп-трудяга не мог и мечтать. РЭМ не просто в строю. Он совершает настоящие научные подвиги!
И вот один из них.
Известно, что растровый электронный микроскоп предназначен для получения изображения поверхности объекта с высоким разрешением. Так, например, выглядит поверхность кристалла интегральной схемы, увеличенная в 300 раз:
А можно ли «увидеть» то, что прячется под поверхностью? Подумав над этим вопросом, ученые нашего университета разработали детектор тормозного рентгеновского излучения, который позволил «увидеть» подповерхностную структуру исследуемого образца. И старый РЭМ не подвел! Оснащенный изобретенным прибором, он выдал вот такое изображение того же самого кристалла:
Что же лежит в основе такого «острого» зрения? Вот что рассказывает Иван Силаев:
Образец сканируется электронным лучом. При сканировании луч проникает на малую глубину и естественным образом тормозится. В результате торможения электронов луча в образце возникает тормозное рентгеновское излучение. Получается, что образец изнутри начинает подсвечиваться своеобразной «рентгеновской лампочкой».
Выходящее наружу рентгеновское излучение просвечивает образец, как флюорография - человека.
Если поймать это излучение специальным детектором, то можно увидеть теневую проекцию подповерхностных областей образца исследования, указывающую на зоны с разной степенью поглощения рентгеновского излучения, а значит, с разной плотностью.
На фотографии в центре отчетливо видны нити из белых бусин, а в левой части - сеть переходов внутри слоев микросхемы. Это и есть та «спрятанная» под поверхностью структура кристалла.
На вопрос, как же возникла идея усовершенствовать микроскоп, ученый отвечает:
Это командная работа. Надо сказать, что за время нахождения РЭМа на факультете я не раз пытался его модернизировать. И вполне успешно! Например, в 80-е годы изображения с мониторов микроскопа фиксировались с помощью пленочного фотоаппарата. В третьем тысячелетии мне хотелось, конечно, иметь компьютерный захват картинки, как в современных РЭМах. Вначале я стал использовать цифровой фотоаппарат вместо пленочного. Поскольку построение изображения в максимальном разрешении длится 41 секунду, пришлось перепрошить фотоаппарат на длительную выдержку. Работа с микроскопом сразу стала комфортней, но я понимал, что есть еще к чему стремиться. Одновременно всегда было желание с помощью микроскопа «заглянуть за горизонт», а в нашем случае - «приподнять» поверхность исследуемого образца.
Идея, как это можно сделать, возникла в обсуждениях с доктором физико-математических наук профессором Тамерланом Таймуразовичем Магкоевым, учителем физики Татьяной Ивановной Радченко и нашим аспирантом Зауром Созаевым, получившим впоследствии грант по программе "Умник" Фонда содействия инновациям. Так мы объединили усилия и разработали детектор, который позволит ученым получать больше информации об исследуемых объектах.
Кстати, приведенные изображения – результат того непростого «апгрейда» микроскопа цифровой системой прямого захвата и обработки изображения, о чем рассказал ранее Иван Вадимович.
Так что же представляет собой этот уникальный детектор? С виду это цилиндр, внутри которого находится фотоэлектронный умножитель, дополненный рентгеночувствительным элементом, помещенным в камеру микроскопа. Детектор устанавливается на камеру, и – вуаля! – невидимое становится видимым.
Как долго можно «дорабатывать» наш микроскоп? И на этот вопрос у Ивана Вадимовича есть ответ:
Модернизация микроскопа – не самоцель. В перспективе, используя накопленный опыт работы с отдельными узлами и системами нашего микроскопа, мы с коллегами из Института проблем технологии микроэлектроники РАН (г. Черноголовка) и Московского института стали и сплавов хотим создать новый отечественный растровый электронный микроскоп. К сожалению, затянувшийся на 20 последних лет перерыв в разработке и изготовлении подобных микроскопов значительно затрудняет выполнение этой задачи. Тем не менее мы работаем.
Растровый электронный микроскоп - сложное техническое устройство, объединяющее достижения вакуумной техники, электроники, программного обеспечения и прецизионных механических узлов. Хорошей и стабильной работы можно добиться только благодаря непрерывному автоматическому регулированию основных параметров микроскопа. Идея нашей работы заключается в постепенной поэтапной замене всех узлов микроскопа на аналогичные по функционалу модули, выполненные на современной элементной базе. А это после всестороннего тестирования позволит получить совершенно новый микроскоп.
Изменения – закон жизни. Выходит, что история старого РЭМа продолжается и наш микроскоп еще послужит отечественной науке!
Примечание:
Фотографии 2 и 3 кристалла предоставлены Силаевым И.В.
Автор текста: Альбина Даурова, декан физико-технического факультета СОГУ.
Источник: https://telegra.ph/SLUZHU-NAUKE---ISPOVED-STAROGO-MIKROSKOPA-10-31