Бюджетное Муниципальное общеобразовательное учреждение многопрофильная гимназия № 12 г. Твери. Сокращённое наименование: МОУ гимназия № 12 г. Твери

XXIV городская научно-практическая конференция школьников «шаг в будущее»

 

Научно-исследовательская работа  

секция: «Физика»

 «Принцип работы сканирующего электронного микроскопа и его использование в Геологии»

Выполнил:

ученик 10 «А» класса

Иващенков Андрей Владимирович

 

Ведущий учитель:

Заслуженный учитель РФ,

учитель физики высшей категории

Андреева Ольга Николаевна

Научный консультант:

мл.науч.сотр. кафедры геологии СПбГУ

Осипов Анатолий Станиславович

Целью данной работы является получение новых знаний о сканирующем электронном микроскопе и его использовании в геологии.

Актуальность темы научно-исследовательской работы заключается в том, что СЭМ (сканирующий электронный микроскоп) является одним из самых востребованных и популярных приборов в современной геологии для быстрого изучения вещественного состава образца.

Задачи:

1.Изучить литературу по данной теме и раскрыть, на мой взгляд, важные характеристики СЭМ;

2.Отобрать каменный образец и сделать специальную пробоподготовку;

3.Определить качественный элементный состав исследуемого образца методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) в СЭМ.

История развития сканирующей электронной микроскопии

Сканирующий электронный микроскоп

(В. Зворыкин и другие., 1942 г.)

В 1952 году в К. Оутли вместе с Мак-Маллэном создают первый СЭМ в Кембриджском университете.

В 1960 году Т. Эверхат и Р. Торнли изобрели новый детектор – «детектор Эверхарта-Торнли».

В 1965 году на базе Кембриджского университета был выпушен первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп – «Stereoscan».

В последующие годы более 1000 СЭМ были проданы ряду фирм-производителей Японии, США, Великобритании, Франции и др.

Устройство сканирующего электронного микроскопа (СЭМ)

---

Общая схема СЭМ

Схема электронной пушки

Взаимодействие электронного пучка с образцом

Область генерации различных типов сигналов в СЭМ

Форма областей взаимодействия падающих электронов с образцом (а – низкий атомный номер, б – высокий атомный номер)

 

В СЭМ для построения изображения используются различные типы сигналов, которые появляются при взаимодействии сфокусированного электронного пучка (зонда) с исследуемым образцом.

Взаимодействие электронного пучка с образцом

Для того чтобы изображение было сформировано в СЭМ, необходимо использовать соответствующий детектор, который преобразует интересующее излучение в электрический сигнал и модулирует интенсивность на рабочем экране для наблюдения и получения фотографии.

Схема детектора Эверхата – Торнли

Практическая часть

Каменный образец

Место отбора каменного материла

(М 1:100 000)

Практическая часть

1)СЭМ TESCAN VEGA;

2)Прозрачно-полированный шлиф, который напылен электропроводным слоем – углеродом. Индивидуальный номер 810461;

3)Напылительная установка Q150T Plus.

1)

2)

3)

Практическая часть

Электронное изображение СЭМ (SEI-вторичные электроны)

Электронное изображение СЭМ (BEC-обратно рассеянные электроны)

Изображение в обратно рассеянных электронах (BEC) и «точка» исследования зерна минерала; масштаб изображения – 0.3 мм.

Энергодисперсионный рентгеновский спектр силикатного минерала

Шлиф	Поле	№ спектра	SiO2	Al2O3	FeO	CaO	Na2O	K20	Сумма
			Содержания оксидов, мас.%
810461	1-1	025	99.33	-	0.21	0.35	-	-	99.89
810461	1-2	021	64.01	18.48	0.04	-	-	17.46	99.99
810461	1-3	026	63.39	18.19	0.21	-	0.04	17.38	99.21

Практическая часть

Главная рабочая страница программы «MINAL»

---

Пример химического состава образца 810461, мас. %

Заключение

• Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) на сегодняшний день является одним из наиболее современных приборов, который используется в междисциплинарной науке Геологии.
• Основной принцип работы СЭМ основан на взаимодействии электронного пучка с исследуемым веществом. При помощи специального детектора, через который проходит электронный пучок (зонд), аналитик лаборатории может получить информацию о свойствах исследуемых различных твердых тел.
• В ходе научно-исследовательской работы мной был отобран образец для изучения и проведена специальная его пробоподготовка.
• При помощи рентгеноспектрального микроанализа был определен качественный элементный состав исследуемого образца, диагностированный как горная порода – гранит.

Спасибо за внимание!

---

Смотрите также файлы

• Тесты Синергия, мои ответы нa тест Элективные дисциплины по физической культуре и спорту.docx

• Основной задачей вступительного экзамена является выявление уровня осмысления поступающими в аспирантуру психологических закономерностей и понятий системы образования.pdf

• Практические задания Задание 1. Тема 1 Теоретические основы товарного менеджмента. Категорийный менеджмент. Формирование и управление ассортиментом товаров.docx

• Мозжечок(лат cerebellum).pptx

• Контрольная работа по дисциплине Информационнокоммуникационные технологии на тему Структура и состав информационных систем в маркетинге.docx