1.2. ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ

К числу развивающихся методов криминалистического исследования веществ и материалов относится электронная микроскопия — просвечивающая (трансмиссионная) и растровая. При изучении объектов методами просвечивающей микроскопии изображение получается за счет явлений, связанных с прохождением пучков электронов через ультратонкие срезы материала исследуемого объекта или через реплики из металлов или углерода, снятые с исследуемой поверхности, и. т.д. В растровом электронном микроскопе пучок электронов (электронный зонд) сканирует поверхность объекта и изображение получается за счет вторичных электронов, рассеяния первичных электронов и т.д.

Электронный микроскоп — прибор для наблюдения и фотографирования увеличенного до 10⁶ раз изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий в условиях глубокого вакуума. Методы электронной микроскопии, по сравнению с оптической микроскопией, позволяют получать значительно большее увеличение, а также обладают большой разрешающей способностью, в тысячи раз превышающей разрешающую способность лучших оптических микроскопов.

Особенности исследования методом просвечивающей электронной микроскопии

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) обладает самой высокой разрешающей способностью, превосходя по этому параметру оптические микроскопы в несколько тысяч раз. Предел разрешения, характеризующий способность прибора отображать раздельно мелкие, максимально близко расположенные детали объекта, у ПЭМ составляет (2-3) · 10^-10 м.

Все методы препарирования, которые применяются в электронной микроскопии, можно разделить на методы оттенения объектов и методы реплик. Метод оттенения состоит в том, что в вакууме производится напыление на объект тонкого слоя металла, например платины, золота, хрома, или пленки углерода, что позволяет получить изображение высокого контраста. Оттенение применяется как к объектам минерального, так и органического происхождения. Метод реплик состоит в том, что поверхностная структура объектов отпечатывается на тонкой пленке, которая наносится на объект. Материалов для реплик существует очень много (нитроцеллюлоза, полистирол и т.д.). Как правило, полученные реплики оттеняются.

Просвечивающая электронная микроскопия позволяет исследовать объекты (вещественные доказательства) в виде: тонких срезов (например, волокон или лакокрасочных покрытий для исследования особенностей морфологии их поверхности с целью, например, установления времени эксплуатации автомобиля с соответствующим ЛКП); суспензий (например, загустителей пластических смазок или тонкодисперсных порошков); реплик (для исследования особенностей надмолекулярной структуры волокон или морфологии поверхности волокон).

Особенности проведения исследований с использованием растрового электронного микроскопа

Растровая электронная микроскопия (РЭМ) используется при исследовании поверхностей твердых тел. Размер изучаемого в каждый конкретный момент участка определяется сечением зонда (от 10 до 20 ангстрем). Чтобы получить информацию о достаточно большой площади объекта, дающей представление о ее морфологии, зонд заставляют сканировать заданную площадь по определенной программе. Полученный сигнал после усиления вызывает свечение кинескопа, развертка которого синхронна развертке луча в колонне микроскопа.

Возможность поворачивать и наклонять образцы, а также то обстоятельство, что изображение на экране воспринимается как трехмерное с большой глубиной резкости порядка 0,6-0,8 мм, делает растровую электронную микроскопию удобной при наблюдении топографии разнообразного физического рельефа. Растровая электронная микроскопия, позволяющая повысить глубину резкости почти в 300 раз (по сравнению с обычным оптическим микроскопом) и достигать увеличения до 200 000^?, широко используется в экспертной практике для изучения морфологических признаков самых разнообразных микрочастиц: металлов, лакокрасочных покрытий, волос, волокон, почвы, минералов и прочее.

При помощи РЭМ можно исследовать всевозможные объекты, в том числе объекты с плохой проводимостью. Чтобы наблюдать такие образцы, поверхность объекта покрывают тонким слоем металла (алюминия или золота) толщиной 30-40 нм, напыленного термическим способом в вакууме.

Тонкие детали микрорельефа на поверхности изделий, выявляемые методами растровой электронной микроскопии, позволяют решать задачи, связанные с особенностями механической обработки, условиями эксплуатации и хранения изделий из металлов и сплавов. Большая глубина резкости (0,5 диаметра поля зрения), значительный диапазон увеличений (от 10^? до 300 000^?) и высокая разрешающая способность РЭМ (0,3-1 нм) делают перспективным их использование для криминалистического исследования микрообъектов.

Некоторые модели растровых электронных микроскопов снабжены микроанализаторами (микрозондами), позволяющими проводить рентгепоспектральныи анализ элементного состава изучаемой частицы.

Растровые электронные микроскопы выпускаются в нескольких вариантах: стационарные большие (Stereoscan-180, РЭМ-100), средние (SSM-2, JSM-T20), малые настольные GSM-P15, SMS-1) и малогабаритные настольные (РЭМ MSM-5). При помощи РЭМ можно изучать объекты, размеры которых не превышают 10-38 мм в диаметре и 10 мм в высоту, и только на некоторых моделях допускается исследование более крупных, например в РЭМ «Stereoscan-180».

Недостатками электронной микроскопии являются ограниченные возможности исследования диэлектрических объектов, так как для проведения их исследования необходимо нанесение металлизации, что исключает возможность изучения расположенных на поверхности объектов-носителей микроследов.