- •1. Поняття про розсіювання електронів.
- •2. Пружне розсіювання.
- •3. Наслідки не пружного розсіювання.
- •4. Втрати енергії електроном пучка.
- •5. Поняття про область взаємодії.
- •6. Суть методу Монте-Карло.
- •7. Вплив атомного номера на розміри та форму області взаємодію.
- •8. Залежність розмірів області взаємодії від енергії пучка.
- •9. Пояснити залежність розмірів області взаємодії від кута падіння пучка.
- •10. Довжина пробігу електронів згідно Бете.
- •11. Довжина пробігу електронів згідно з Канайє-Окаяме
- •12. Порівняння значення довжини пробігу з даними про розміри області взаємодії.
- •13. Поняття про відбиті електрони, ймовірність їх утворення, коефіцієнт відбиття.
- •14. Залежність коефіцієнта відбиття від атомного номера, енергія пучка та кута нахилу.
- •15. Розподіл відбитих електронів.
- •16. Вторинні електрони.
- •17. Безперервне рентгенівське випромінювання.
- •18. Механізм утворення характеристичного рентгенівського випромінювання.
- •20. Ймовірність виникнення характеристичного рентгенівського випромінювання.
- •21. Інтенсивність рентгенівського випромінювання.
- •22. Глибина генерації та густина характеристичного рентгенівського випромінювання.
- •23. Катодолюмінісценція.
- •25. Блок схема рем
- •26. Електронно-оптична та детекторна система
- •27. Побудова зображення
- •28. Збільшення.
- •29. Глибина фокуса.
- •30. Спотворення зображення.
- •31. Загальна характеристика детекторів.
- •32. Детектор типу сцинтилятор-фотопомножувач.
- •33. Твердотільний детектор.
- •34. Зразок у якості детектора.
- •35. Поняття про контраст, рівняння яскравості та порогове рівняння, їх аналіз.
- •36. Обмеження на зображення у рем.
- •38. Спектрометр із дисперсією за довжинами хвиль
- •39. Рентгенівський спектрометр із дисперсією за енергіями.
1. Поняття про розсіювання електронів.
Процес взаємодії між електронами пучка з одного боку та атомами й електронами мішені з іншого. Поділяється на 2 типи: 1) пружна взаємодія, яка призводить до зміни траєкторії електрона без істотних змін його енергії; 2)непружна взаємодія, при якій відбувається передача енергії електронів твердому тілу.
Випромінювання, що виникають внаслідок взаємодії електронного пучка з твердим тілом, використовують для отримання інформації про його природу (топологію поверхні, кристалічну структуру, елементний склад, електронну структуру тощо). Прилади: растрові електронні мікроскопи (РЕМ), рентгенівські мікроаналізатори (РМА), електронні оже-спектрометри (ЕОС).
При обговоренні процесів розсіювання ключовим поняттям є ймовірність, або переріз, розсіювання (Q) та середня довжина вільного пробігу електрона (СДВП, λ) – середню відстань, що проходить електрон між двома послідовними зіткненнями або актами взаємодії.
2. Пружне розсіювання.
Відбувається у результаті взаємодії електрона пучка з ядрами атомів, які частково екрановані зв’язаними електронами (швидкість електронна майже не змінюється).
Втрата енергії електрона неістотна (~1еВ), тому вважається, що не відбувається втрата енергії електронами пучка.
Рисунок 1.2 – Схема пружного розсіювання електрона
Кут п = 2° … 180°, типова його величина становить 5°. Якщо електрон розсіюється на кути менше 2°, то у цьому випадку проявляються вже непружнi процеси.
Переріз пружного розсіювання ( ) описується за допомогою моделі Резерфорда, яка показує: 1) якщо п → 0, то → ∞, отже електрон змінює напрям свого руху на 180° з ймовірністю, меншою ніж на 2°; 2) існує сильна залежність від мішені та електронного пучка, причому збільшується пропорційно i зменшується обернено пропорційно електрона.
Середню довжину вільного пробігу електрона (СДВП, λ) збільшується при зменшенні мішені та збільшенні електрона.
3. Наслідки не пружного розсіювання.
Характерним є те, що у результаті взаємодії енергія електрона пучка змінюється, хоча напрям його руху фактично не змінюється (н << п). Існує багато можливих наслідків непружного розсіювання.
Збудження плазмонів. Електронний пучок може збудити хвилі у “вільному електронному газі”. Це дуже ймовірний процес (10-20 еВ). Збудження електронів провідності. Енергія, яка передається від електронного пучка, достатня для забезпечення роботи виходу електрона (вторинні електрони, до 50 еВ). Вик. у РЕМ. Iонiзацiя внутрішніх оболонок. Електрони при взаємодії з атомами можуть вибити зв’язані електрони на внутрішніх оболонках атомів, відбувається випромінювання рентгенівських квантів та оже-електронiв. Сигнали від характеристичного рентгенівського випромінювання вик. для рентгенівського мікроаналізу, а від оже-електронiв – для аналізу елементного складу твердого тіла. Гальмівне (безперервне) рентгенівське випромінювання. Електрон може гальмуватися у кулонівському полі атома. Різниця між енергією електрона до i після гальмування виділяється на випромінювання рентгенівського кванта (0 еВ … енергії пучка), який не становить цінності для мікроаналізу. Збудження фононів. Енергія йде на нагрівання твердого тіла. Коли зразок достатньо тонкий, має місце істотний нагрів мішені. Вик. у технології електронно-променевого випаровування, зварювання та плавлення.
Розрахунок втрати енергії ( ) є достатньо складним, існує ряд теоретичних моделей (наприклад, співвідношення Бете, )
Середній потенціал iонiзацiї (j) показує, яку енергію втрачає електрон за один акт взаємодії.