材料分析测试粒子束与材料的相互作用PPT学习教案

1、会计学1 材料分析测试材料分析测试 粒子束与材料的相互作用粒子束与材料的相互作用 PPT课件课件 2 第1页/共29页 3 对比：物质对对比：物质对X射线的散射射线的散射 第2页/共29页 4 苗准距离苗准距离 散射角散射角 核电荷数或核电荷数或 原子序数原子序数 注意：电注意：电 子经过原子经过原 子核和电子核和电 子时偏转子时偏转 方向不同方向不同! 入射方向入射方向 与散射方与散射方 向之间的向之间的 夹角夹角 电子入射方向与电子入射方向与 原子核原子核(或电子或电子) 之间的距离之间的距离 电子衍射及成像的基础电子衍射及成像的基础 电子散射示意图电子散射示意图 与原子核作用与原子核作用

2、与核外电子作用与核外电子作用 第3页/共29页 5 电子的初始能量电子的初始能量 散射基元散射基元(原子核原子核)的质量数的质量数(质子数与中子数之和质子数与中子数之和) 半散射角半散射角 c Ehh 如果是电子，散射如果是电子，散射 损失的能量如何？损失的能量如何？ 第4页/共29页 6 第5页/共29页 7 )2( 2 V Ze r Vr Ze n n 或 )2( 2 V e r Vr e e e 或 第6页/共29页 8 对一个原子序数为对一个原子序数为Z的孤立原子的孤立原子 Z Z e n 第7页/共29页 9 入射电子在固体中传播时的能量损失曲线入射电子在固体中传播时的能量损失曲线

3、（E0=1keV、3keV、5keV和和8keV） （1）入射电子的能量越大，穿入深度越大。）入射电子的能量越大，穿入深度越大。 （2）电子损失的能量开始迅速增加，然后迅速减小，直至损失殆尽。）电子损失的能量开始迅速增加，然后迅速减小，直至损失殆尽。 第8页/共29页 10 第9页/共29页 11 O入射电子入射电子 原子中的核外电子或二次电子原子中的核外电子或二次电子 第10页/共29页 12 入射电子束与固体作用产生的发射现象入射电子束与固体作用产生的发射现象 背散射电子背散射电子流流IR ，包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。，包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。 二次电子二次电子流

4、流IS ，它包括（真）二次电子和特征二次电子（，它包括（真）二次电子和特征二次电子（俄歇电子俄歇电子） 样品样品吸收电流吸收电流IA 电子激发诱导的电子激发诱导的X射线射线辐射强度辐射强度IX 连续的连续的X射线射线 特征特征X射线射线 X射线荧光射线荧光（二次特征（二次特征X射线）射线） 表面元素发射表面元素发射的总强度的总强度IE 透射电子透射电子流流IT 入射电子流I0 哪些是入射电子？哪些是入射电子激发的信号？哪些是入射电子？哪些是入射电子激发的信号？ 第11页/共29页 13 轫致辐射 （连续）X射线 薄样品 第12页/共29页 14 从表面发射出去的二次电子流与入射电子流的比值从表

5、面发射出去的二次电子流与入射电子流的比值 （IS/I0）称为）称为二次电子产额二次电子产额，用，用 表示。表示。 二次电子产额与电子能量和入射角的普遍关系二次电子产额与电子能量和入射角的普遍关系 入射角入射角 越大越大， 越大；电子能量增加，越大；电子能量增加， 开始增加，达极大值后反而减少开始增加，达极大值后反而减少. 入射角入射角 ：电子束入射方向与表面法线之夹角。电子束入射方向与表面法线之夹角。 第13页/共29页 15 第14页/共29页 16 1-入射电子束入射电子束 2-俄歇电子激发体积俄歇电子激发体积 信息深度：信息深度：0.5-2nm 3-样品表面样品表面 4-二次电子激发体积

6、二次电子激发体积 信息深度：信息深度：5-10nm 5-背散射电子激发体积背散射电子激发体积 6-初级初级X射线激发体积射线激发体积 入射电子产生的各种信息的深度和广度范围入射电子产生的各种信息的深度和广度范围 (a) 电子束散射区域形状电子束散射区域形状(梨形作用体积梨形作用体积) (b)重元素样品的电子束散射区域形状重元素样品的电子束散射区域形状(半球形作用体积半球形作用体积) 为什么扫描电镜的分辨率和信号的种类有关？为什么扫描电镜的分辨率和信号的种类有关？ 第15页/共29页 17 电子与固体作用产生的发射电子谱（示意图）电子与固体作用产生的发射电子谱（示意图） 二次电子像二次电子像扫描

7、电镜的主要成像方式扫描电镜的主要成像方式 俄歇电子能谱（俄歇电子能谱（AES） 背散射电子像、低能电子衍射背散射电子像、低能电子衍射(LEED)、反射式高能电子衍射、反射式高能电子衍射(RHEED)、透射电子衍射、透射电子衍射(TEM上的上的ED)、电子背散射衍射、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction, EBSD) 电子能量损失谱（电子能量损失谱（EELS） 第16页/共29页 18 第17页/共29页 19 第18页/共29页 20 第19页/共29页 21 第20页/共29页 22 离子离子-原子碰撞原子碰撞 散射角散射角 入射离子一般用Ar

8、离子 散射后离子的能量散射后离子的能量 2 21 22 1 2 1 22 1 2 22 )( 2cos)2sin( MM MMM k 碰撞后离子的能量损失与靶原子的质量有关，离子与轻元素靶原子碰撞的能量损失比与重元素靶原子碰撞的能量损失大碰撞后离子的能量损失与靶原子的质量有关，离子与轻元素靶原子碰撞的能量损失比与重元素靶原子碰撞的能量损失大。 第21页/共29页 23 第22页/共29页 24 第23页/共29页 25 第24页/共29页 26 离子与材料相互作用产生的信号离子与材料相互作用产生的信号 及据之建立的分析方法及据之建立的分析方法 信号信号分析方法分析方法 离子离子 初始离子初始离子ISS离子散射谱离子散射谱 二次离子二次离子 SIMS TOF-SIMS 二次离子散射谱二次离子散射