Микроскопия вчера, сегодня, завтра

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: реферат капитал, бесплатные рефераты на тему
| Добавил(а) на сайт: Hristina.

И в заключение упомянем еще об одном, совершенно новом методе – протонной микроскопии, или протонной радиографии. Этот термин, правда, соответствует методу в такой же степени, что и название «микроскопия» рентгеноструктурному анализу. В основе лежит так называемый эффект теней. В одном из вариантов кристаллический образец «освещают» параллельным пучком протонов, высокая энергия которых (сотни или даже тысячи кэВ) позволяет им проникнуть чрезвычайно близко к ядрам атомов, составляющих кристаллическую решетку образца. Рассеиваясь на ядрах в различных направлениях, протоны «продираются» скавозь кристалл, частично выходят из него и засвечивают расположенную с «освещаемой» стороны образца фотопластинку, где получается специфическая сетка ярких линий с пятнами разных размеров. Эта картина напоминает картины дифракции электронов или рентгеновских лучей на кристаллах. Однако подобие это чисто внешнее, т.к. принципиально различны механизмы их получения. В первых двух случаях происходит волновое взаимодействие, тогда как при протонографии – корпускулярное взаимодействие протонов и ядер. Это отличие дает определенное преимущество: повышая энергию протонов, мы увеличиваем глубину их проникновения в образец, не ухудшая при этом (что наиболее важно) способность «видеть» атомы.

Физика взаимодействия протонов с ядрами очень сложна, и мы останавливаться на ней не будем. Отметим лишь возможности протонографии. По протонограмме можно определить тип структуры кристалла, кристаллографическую ориентацию, углы между кристаллографическими осями. Ее вид чрезвычайно чувствителен к малейшим искажениям (деформациям) кристаллической решетки. Протонограмма также регистрирует точечные дефекты. Важным преимуществом протонографии является возможность послойного анализа микроструктуры кристаллических образцов без их разрушения: повышая энергию протонов, можно проникать все глубже и глубже.

Послойное исследование можно проводить, и не меняя энергии. Для этого перед фотопластинкой помещают металлическую фольгу определенной толщины. Протоны, вышедшие из глубины образца и потерявшие, таким образом, значительную часть энергии, будут поглощаться фольгой, тогда как протоны, рассеянные вблизи поверхности, пройдут сквозь фольгу и попадут на пластинку. Последовательно меняя толщину фольги, можно получить серию протонограмм с различной глубины образца и установить, например, распределение по глубине каких-либо дефектов. При этом, отметим еще раз, образец не разрушается.

Чего же можно ждать от микроскопии завтрашнего дня? На решение каких задач можно рассчитывать? Прежде всего – распространение на все новые и новые объекты. Достижение атомарного разрешения, безусловно, является крупнейшим завоеванием научной и технической мысли. Однако не будем забывать, что это достижение распространяется лишь на ограниченный круг объектов, помещенных к тому же в весьма специфические, необычные и сильно воздействующие условия. Поэтому необходимо стремиться распространить атомарное разрешение на широкий круг объектов.

Со временем можно ожидать привлечения «на работу» в микроскопах другие заряженные частицы. Ясно, однако, что этому должны предшествовать поиски и разработка мощных источников таких частиц; кроме того, создание микроскопов нового типа будет определяться появлением конкретных научных задач, в решение которых именно эти новые частицы внесут решающий вклад.

Будут совершенствоваться микроскопические исследования процессов в динамике, т.е. происходящих непосредственно в микроскопе или в сочлененных с ним установках. К таким процессам относятся испытания образцов в микроскопе (нагрев, растяжение и т.д.) непосредственно во время анализа их микроструктуры. Здесь успех будет обусловлен, в первую очередь, развитием техники высокоскоростной фотографии и повышением временного разрешения детекторов (экранов) микроскопов, а также использованием мощных современных компьютеров.