第5-电子与物质的相互作用

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1、第第3 3章章 电子与物质的相互电子与物质的相互作用作用 材料电子显微分析材料电子显微分析 材料电子显微分析材料电子显微分析 3.1 几种基本信号及其应用几种基本信号及其应用Transmission Electrons 弹性散射弹性散射非弹性散射非弹性散射电子的散射电子的散射3.2 电电子子与与物物质质的相互作用的相互作用v弹性散射弹性散射原子对入射电子的散射原子对入射电子的散射不仅改变不仅改变电电子的运动子的运动方向，而且使其能量减少方向，而且使其能量减少。则为非弹性散射。则为非弹性散射。 原子对入射电子的散射原子对入射电子的散射仅改变仅改变电子电子的运动的运动方向方向，而，而无能量无能量的

2、变化。的变化。称为弹性散射。称为弹性散射。非弹性散射非弹性散射v单个原子对单个原子对射电子的散射射电子的散射v1、原子核的散射、原子核的散射 弹性散射v弹性散射：仅弹性散射：仅改变方向，不改变能量。v UZerrUZenn或v 意意 义：义：弹性散射是电子衍射谱和电子弹性散射是电子衍射谱和电子v衍射像的基础衍射像的基础 rn：瞄准距离；：散射角； Ze：原子核电荷；U：加速电压v 2、核外电子的散射、核外电子的散射 非弹性散射v非弹性散射：非弹性散射：即改变方向、又改变能量。UerrUeee或v意意 义义：电子在非弹性散射中损失的能量电子在非弹性散射中损失的能量v被转换成热、光、被转换成热、光

3、、X射线、二次电子发射等，射线、二次电子发射等，v电子的非弹性散射是扫描电镜像、电子的非弹性散射是扫描电镜像、v能谱分析、电子能量损失谱的基础能谱分析、电子能量损失谱的基础v结结 论：论：v1) 、弹性散射非弹性散射；v2)、弹性散射是TEM成像的基础；v3)、非弹性散射引起色差和背底强度，降低图像衬度。3.2.1 二次电子二次电子v入射电子激发样品中原子的入射电子激发样品中原子的外层价电外层价电子子，使之成为自由电子，并勉出样品，使之成为自由电子，并勉出样品表面。表面。 特点特点：对试样：对试样表面状态表面状态非常敏感非常敏感 试样表面形貌分析试样表面形貌分析，成象分辨率最高，成象分辨率最高

4、 逸 出 深 度逸 出 深 度 ： 试 样 表 面： 试 样 表 面 1 0 n m1 0 n m 层 内层 内（50eV50eV50eV，多与入射电子能多与入射电子能量相近：量相近：E E0 0） 数目与成分有关，成像分辨率较低数目与成分有关，成像分辨率较低 （可从试样表面较深处射出，故发射广度（可从试样表面较深处射出，故发射广度较大）较大）逸出深度逸出深度：距表面几个微米深度范围：距表面几个微米深度范围入射电子受弹性碰撞后，散射角入射电子受弹性碰撞后，散射角90的散射的散射电子电子。背散射电子的产额：背散射电子的产额：与样品中原子的与样品中原子的原子序数（原子序数（Z）有关。有关。Z大，背

5、散射电子的电子数量多。大，背散射电子的电子数量多。 背散射电子的信号背散射电子的信号即可以用来进行即可以用来进行形貌分析形貌分析， 也可用于也可用于成分分析成分分析二次电子和背散射电子的产额二次电子和背散射电子的产额与试样原子序数的关系与试样原子序数的关系1 1）背散射电子形貌衬度特点）背散射电子形貌衬度特点 用背散射信号进行形貌分析时，其用背散射信号进行形貌分析时，其分辨率远比分辨率远比二次电子低二次电子低。Why? 2 2）背散射电子原子序数衬度原理）背散射电子原子序数衬度原理 背散射电子产额背散射电子产额随样品中随样品中元素原子序数的增元素原子序数的增大而增加大而增加，因而样品上，因而样