1、 第二篇電子顯微分析技術材料現(xiàn)代分析技術課程建設小組11. 電子與物質的交互作用1.1 散射的根本概念1.2 高能電子與樣品物質交互作用產(chǎn)生的電子信息21.1 散射的根本概念電子：是一種帶負電的根本粒子靜止質量me=9.110 x10-31kg電量q=-e (e=1.602*10-19C ) 3散射：當一束聚焦電子沿一定方向射到樣品上時，在樣品物質原子的庫侖電場作用下，入射電子方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。1.1 散射的根本概念4彈性散射非彈性散射 -原子對入射電子的散射1.1 散射的根本概念5彈性散射彈性散射 一個運動的電子靠近孤立的原子核時，由于庫侖力的作用，電子將向核方向偏轉，偏轉角-， 的大小取

2、決于rn 的大小6彈性散射核質量電子的質量，此偏轉可視為彈性散射，則偏轉角稱為散射角在(rn)2 圓面積內的散射，散射角 ，稱(rn)2 為散射角大于的核彈性散射截面彈性散射是電子衍射及成像的基礎7核外電子的非彈性散射一個運動的電子靠近孤立的電子時，由于庫侖力的排斥作用，電子將向反方向偏轉，偏轉角-，的大小取決于re 的大小非彈性散射8核外電子的非彈性散射電子質量=電子的質量，電子偏轉時有能量的變化，此偏轉可視為非彈性散射。在(re)2 圓面積內的散射，散射角，稱(re)2 為散射角大于的非彈性散射截面。9核外電子的非彈性散射 原子中核外電子對入射電子的散射所損失的能量局部轉變?yōu)闊?，局部使物質

3、中原子發(fā)生電離或形成自由載流子，并伴隨著產(chǎn)生各種有用信息，如二次電子、俄歇電子、特征X射線、特征能量損失電子、陰極發(fā)光、電子感生電導等101.2 高能電子與樣品物質交互作用產(chǎn)生的電子信息 11（1）背散射電子定義：入射電子在試樣內經(jīng)過一次或幾次大角度彈性散射或非彈性散射后離開試樣外表的電子。12（1）背散射電子背散射電子的產(chǎn)生范圍在1000-1m這是由于背散射電子具有較高的能量，所以可在試樣較深部位散射出試樣外表。背散射電子的產(chǎn)額隨試樣原子序數(shù)的增加而增加。13（1）背散射電子背散射電子在試樣內部接近完全擴散，其廣度較入射電子束直徑大若干倍，它可從試樣較深部位逸出。特點：1：對樣品物質的原子序

4、數(shù)敏感2：分辨率及信號收集率較低14（2）二次電子定義：在入射電子的轟擊下被迫離開試樣外表的試樣的核外電子。15（2）二次電子二次電子的能量小于50 eV，所以只有試樣表層下510nm范圍內激發(fā)出的二次電子，才有可能逸出試樣外表二次電子發(fā)射的廣度與入射電子束直徑相差無幾，它對試樣外表形貌敏感主要用于顯示試樣的外表形貌16（3）吸收電子定義：入射電子射入試樣后，經(jīng)屢次非彈性散射后能量消耗殆盡而形成吸收電子被試樣吸收17（3）吸收電子在試樣和滴之間接入mA計進行放大，可檢出吸收電子產(chǎn)生的電流吸收電子像用于顯示樣品外表形貌和樣品外表元素分布狀態(tài)用吸收電流成像，同樣可以得到原子序數(shù)不同的元素在樣品上各

5、微區(qū)定性的分布情況。 圖像的襯度正好與背散射電子圖像相反18（4）特征X射線當試樣內原子核外的內層電子被激發(fā)時，外層電子躍遷而填補內層空位時就會 釋放特征X射線。19（4）特征X射線特征X射線一般在試樣內的500nm-5000nm深處發(fā)生用X射線探測器探測外表微區(qū)存在的相應元素20（5）俄歇電子定義：入射電子在激發(fā)特征X射線過程中，若試樣中原子核外內層電子被激發(fā)，外層電子躍遷填補內層空位時能量的釋放將相鄰的電子激發(fā)出去。2122（5）俄歇電子俄歇電子的能量在501500eV范圍內，只有在距離外表1nm左右范圍內的俄歇電子才能逸出外表適用于做外表成分分析23如果樣品是薄膜，例如厚度為幾十至幾百納米，比入射電子的有效穿透深度小得多，就會有相當數(shù)量的入射電子穿透樣品。電子的透射率隨散射體厚度的增加而減?。?）透射電子24質厚襯度效應 樣品上的不同微區(qū)無論是質量還是厚度的差異，均可引起相應區(qū)域透射電子強度的的改變，從而在圖像上形成亮暗不同的區(qū)域。25由電子束穿過非晶體試樣各點的厚度不同而產(chǎn)生的 由重金屬原子投影非晶體試樣引起的質量差異而產(chǎn)生的質厚襯度效應 26入射電子束通常都是波長恒定的單色平面波，照射到晶體樣品上時會與晶體物質發(fā)生彈性相干散射，使之在一些特定的方向由于相位相同而加強，但在其他方向卻減