电子与物质的相互作用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二节 电子与固体物质的相互作用,一、,电子散射,当一束聚焦电子束沿一定方向射入试样时，在原子库仑电场作用下，入射电子方向改变，称为散射。原子对电子的散射可分为弹性散射和非弹性散射。在弹性散射过程中，电子只改变方向，而能量基本无损失。在非弹性散射过程中，电子不但改变方向，能量也有不同程度的减少，转变为热、光、X射线和二次电子发射。,原子对电子的散射可分为：,原子核对电子的弹性散射,原子核对电子的非弹性散射,核外电子对入射电子的非弹性散射,二、内层电子激发后的弛豫过程,当内层电子被运动的电子轰击脱离原子后，原子处于高度激发状态，它将跃迁到能量较低的状态，这种过程称为弛豫过程。它可以是辐射跃迁，即特征X射线；也可以是非辐射跃迁，如俄歇电子发射，这些过程都具特征能量，可用来进行成分分析。,三、各种电子信号,在电子与固体物质相互作用过程中产生的电子信号，除了二次电子、俄歇电子和特征能量损失电子外，还有背散射电子、透射电子和吸收电子等。,1、背散射电子,电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有一部分电子的总散射角大于90，重新从试样表面逸出，称为背散射电子，这个过程称为背散射。可分为弹性背散射、单次（多次）非弹性背散射。通过接收电子的探测仪，可探测不同能量的电子数目。如图所示：,扫描电镜和电子探针中应用背散射电子成像,称为背散射电子像。其分辨率较二次电子象低。,2、透射电子,当试样厚度小于入射电子的穿透深度时，电子从另一表面射出，这样的电子称为透射电子。,TEM就是应用透射电子成像的。如果试样只有1020nm的厚度，则透射电子主要由弹性散射电子组成，成像清晰。,如果试样较厚，则透射电子有相当部分是非弹性散射电子，能量低于E,0,，且是变量，经过磁透镜后，由于色差，影响了成像清晰度。,3、吸收电子,入射电子经过多次非弹性散射后能量损失殆尽，不再产生其它效应，一般被试样吸收，这种电子称为吸收电子。利用测量吸收电子产生的电流，既可以成像，又可以获得不同元素的定性分布情况，它被广泛用于扫描电镜和电子探针中。,综上所述，高能电子束照射在试样上将产生各种电子及物理信号。利用这些信号可以进行成像、衍射及微区成分分析。,五、相互作用体积与信号产生的深度和广度,1、相互作用体积,当电子射入试样后，受到原子的弹性、非弹性散射。特别是在许多次的散射后，电子在各个方向散射的几率相等，也即发生漫散射。由于这种扩散过程，电子与物质的相互作用不限于电子入射方向，而是有一定的体积范围，此体积范围称为相互作用体积。,2、,各种物理信号产生的深度和广度,俄歇电子1nm,二次电子10nm,X射线1um,