电子与物质的相互作用

第二节电子与固体物质的相互作用了 电子散身寸I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 身寸o谕子对电手商嵌射可分为弹性蔽d寸和非諭性敲 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 射线和二次电手疫射。原子对电子的散射可分为：1-號子核対电手白勺弓車性散射2. 询子核对电子白6非弹性敲射核外电子对入射电子的非弓时性散射(a)y 图（町原子核对入射电子的弹性散射；2-13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 V理于高度激发状态，它将跃迁到能量较低的状态, 选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、背散射电子厂电子射入试样后，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 样表面逸岀，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。图2-16在试样表面上方接收到的电子谱0.6图2-17背散射电子和二次电子产额随2、透射电子- 当试样厚度小于入射电子的穿透深度时，电 子从另一表面射岀，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。，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I入射电子经过多次非弹性散射后能量损失殆尽, 彳卜冉产生其它效应,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。入射电子束特征X対线I规馭电子五、相互作用体积与信号产生的 匕磁和廳度T当电子射入试样后，受到原子的弹性、非弹性入H电召入H电召2、各种物理信号产俄辱电子vlnm羽电子10nm背散射电子10nmX射线lum