Електронний мікроскоп як один із сучасних засобів 3d вимірювань.

В. Павленко; Ю. Підопригора; Т. Кузьменко

doi:10.36910/6775-2524-0560-2020-40-10

В. Павленко Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України https://orcid.org/0000-0003-0925-4173
Ю. Підопригора Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України https://orcid.org/0000-0002-6310-6780
Т. Кузьменко Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України https://orcid.org/0000-0003-1485-929X

DOI: https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2020-40-10

Ключові слова: 3d вимірювання, інновації, механізм, мікроскопія, нанотехнологія, матеріали, конструкції, мікроелектроніка, ультраструктурний рівень, електронний мікроскоп.

Анотація

. Розкрито сучасні засоби 3d вимірювань у вигляді електронного мікроскопу. Визначено поняття електронної мікроскопії, що являє собою сукупність методів морфологічного дослідження об'єктів за допомогою потоку електронів, структурованих електричними полями в електронних мікроскопах. Досліджено будову сучасного електронного мікроскопу. Наголошується, що електронний мікроскоп використовує замість променя світла (фотонів) потік електронів, у яких довжина хвилі значно менше, і цим він відрізняється від світлового мікроскопа. Як відомо з фізики, чим швидше швидкість електронів, тим менше довжина хвилі, а швидкість потоку електронів залежить від різниці потенціалів, яка в деяких моделях становить кілька мільйонів вольт і при цьому збільшення може досягати до двох мільйонів крат. Визначено принцип роботи електронної мікроскопії. В основі принципу лежить цифрова технологія, як комплекс, який складається з мікроскопа і персонального комп'ютера зі встановленим спеціальним програмним забезпеченням. Підкреслюється, що цифровий мікроскоп складається безпосередньо з мікроскопа і фото- або відеокамери, яка відповідає за виведення зображення, забезпечити належну якість якого можна тільки використовуючи професійне обладнання для цифрової мікроскопії. Наведено структурно-функціональну схему цифрової мікроскопії та описано структурні елементи. Розкрито принцип формування зображення та перехід від 2D до 3D моделі. Визначено, що для з'єднання фото- або відеокамери і мікроскопа використовуються адаптери, що забезпечують, крім надійного кріплення камери, передачу зображення з максимальним полем видимості і без спотворення картинки. Окреслено можливості модернізованих цифрових мікроскопів останнього покоління, головним з них є те, що з'єднання в єдину систему всіх складових дозволяє отримати нові можливості для аналізу, які недоступні для кожного окремого вузла цифрового мікроскопа.

Посилання

Kurbatsky, V.P., Pogosov, V.V., Korotun, A.V., Pekhotin, D.A.(2019). On the question of the ultimate resolution of the electron microscope. Week of Science 2019: abstracts of reports of the scientific-practical conference, (Zaporizhzhya, April 15–19, 2019) / editor: VV Naumyk (responsible editor). Zaporozhye: ZNTU, 70-71.

Ivanchuk, O. Tumskaya O. (2019). Automated construction of a digital model of the micro-surface of an object based on a stereo pair of digital SEM images. Modern achievements of geodetic science and production, 2, 72-96.

Zakharov I.P., Pavlenko Y.F., Guselnikov V.K., Kondrashev S.I. (2014). Ensuring the unity of electrical and radio measurements / ed. Ph.D., prof. Yu.F. Pavlenka. Kharkiv: Textbook of NTU "KhPI". 236 p.

Reich, E.S. (2013). Imaging hits noise barrier: Physical limits mean that electron microscopy may be nearing highest possible resolution. Nature. 499, 135–136.

Ivanchuk, O., Tumska, O. (2017). A study of fractal and metric properties of images based on measurements data of multiscale digital SEM images of a test object obtained. Geodesy, Cartography and Aerial Photography, 85, 53–64.

Melnik, Yu. A. (2013). Determination of structure and microtopography of characteristic surfaces of materials by the method of 3D reconstruction: author's ref. dis. ... cand. tech. Sciences: 05.02.01 / Lutsk. nat. tech. un-t. Lutsk, 20 c.

Markina O.M., Maslov V.P. Ways to improve digital measuring systems based on the Biolam optical microscope: a monograph. Kyiv: KPI named after Igor Sikorsky, 2017. 125 p.

Zakiev, V.I. (2019). Device of contactless measurement of geometrical parameters of a surface of products by a method of interferometry: dis. ... cand. tech. Sciences: 05.11.01 / National Aviation University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv. 191 s.

Fesenko AV, Borovitsky VN (2015). Current state of optical microscopy for obtaining three-dimensional images. Optical and physicochemical measurements, 1, 62-72.

Tian L., Waller L. (2015). 3D intensity and phase imaging from light field measurements in an LED array microscope. Optica, 2, 2, 104-111.

Мещанінов, С.К., Співак, В.М., Орлов, А.Т. (2015). Електронні методи і засоби біомедичних вимірювань: навчальний посібник. Київ: Кафедра. 211 с.

Nepijko, S. A., Chernenkaya, A., Medjanik, K., Chernov, S. V., Sapozhnik, A. A., Odnodvorets, L. V., ... & Schönhense, G. (2016). Spectral Measurement of Photon Emission from Individual Gold Nanoparticles Using Scanning Tunneling Microscopy. Журн. нано- та електрон. фізики, 2, 02039-1-02039-3.

Huang, X., Zhang, Y., & Yue, Z. (2016). Imageguided non-local dense matching with threesteps optimization. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences, 3(3), 67–74.