3电子与物质的交互作用

1、 第二篇电子显微分析技术材料现代分析技术课程建设小组11. 电子与物质的交互作用1.1 散射的根本概念1.2 高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息21.1 散射的根本概念电子：是一种带负电的根本粒子静止质量me=9.110 x10-31kg电量q=-e (e=1.602*10-19C ) 3散射：当一束聚焦电子沿一定方向射到样品上时，在样品物质原子的库仑电场作用下，入射电子方向发生改变的现象。1.1 散射的根本概念4弹性散射非弹性散射 -原子对入射电子的散射1.1 散射的根本概念5弹性散射弹性散射 一个运动的电子靠近孤立的原子核时，由于库仑力的作用，电子将向核方向偏转，偏转角-， 的大小取

2、决于rn 的大小6弹性散射核质量电子的质量，此偏转可视为弹性散射，则偏转角称为散射角在(rn)2 圆面积内的散射，散射角 ，称(rn)2 为散射角大于的核弹性散射截面弹性散射是电子衍射及成像的基础7核外电子的非弹性散射一个运动的电子靠近孤立的电子时，由于库仑力的排斥作用，电子将向反方向偏转，偏转角-，的大小取决于re 的大小非弹性散射8核外电子的非弹性散射电子质量=电子的质量，电子偏转时有能量的变化，此偏转可视为非弹性散射。在(re)2 圆面积内的散射，散射角，称(re)2 为散射角大于的非弹性散射截面。9核外电子的非弹性散射 原子中核外电子对入射电子的散射所损失的能量局部转变为热，局部使物质

3、中原子发生电离或形成自由载流子，并伴随着产生各种有用信息，如二次电子、俄歇电子、特征X射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等101.2 高能电子与样品物质交互作用产生的电子信息 11（1）背散射电子定义：入射电子在试样内经过一次或几次大角度弹性散射或非弹性散射后离开试样外表的电子。12（1）背散射电子背散射电子的产生范围在1000-1m这是由于背散射电子具有较高的能量，所以可在试样较深部位散射出试样外表。背散射电子的产额随试样原子序数的增加而增加。13（1）背散射电子背散射电子在试样内部接近完全扩散，其广度较入射电子束直径大若干倍，它可从试样较深部位逸出。特点：1：对样品物质的原子序

4、数敏感2：分辨率及信号收集率较低14（2）二次电子定义：在入射电子的轰击下被迫离开试样外表的试样的核外电子。15（2）二次电子二次电子的能量小于50 eV，所以只有试样表层下510nm范围内激发出的二次电子，才有可能逸出试样外表二次电子发射的广度与入射电子束直径相差无几，它对试样外表形貌敏感主要用于显示试样的外表形貌16（3）吸收电子定义：入射电子射入试样后，经屡次非弹性散射后能量消耗殆尽而形成吸收电子被试样吸收17（3）吸收电子在试样和滴之间接入mA计进行放大，可检出吸收电子产生的电流吸收电子像用于显示样品外表形貌和样品外表元素分布状态用吸收电流成像，同样可以得到原子序数不同的元素在样品上各

5、微区定性的分布情况。 图像的衬度正好与背散射电子图像相反18（4）特征X射线当试样内原子核外的内层电子被激发时，外层电子跃迁而填补内层空位时就会 释放特征X射线。19（4）特征X射线特征X射线一般在试样内的500nm-5000nm深处发生用X射线探测器探测外表微区存在的相应元素20（5）俄歇电子定义：入射电子在激发特征X射线过程中，若试样中原子核外内层电子被激发，外层电子跃迁填补内层空位时能量的释放将相邻的电子激发出去。2122（5）俄歇电子俄歇电子的能量在501500eV范围内，只有在距离外表1nm左右范围内的俄歇电子才能逸出外表适用于做外表成分分析23如果样品是薄膜，例如厚度为几十至几百纳米，比入射电子的有效穿透深度小得多，就会有相当数量的入射电子穿透样品。电子的透射率随散射体厚度的增加而减小（6）透射电子24质厚衬度效应 样品上的不同微区无论是质量还是厚度的差异，均可引起相应区域透射电子强度的的改变，从而在图像上形成亮暗不同的区域。25由电子束穿过非晶体试样各点的厚度不同而产生的 由重金属原子投影非晶体试样引起的质量差异而产生的质厚衬度效应 26入射电子束通常都是波长恒定的单色平面波，照射到晶体样品上时会与晶体物质发生弹性相干散射，使之在一些特定的方向由于相位相同而加强，但在其他方向却减