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还有不同能量损失的非弹性散射 电子

发布时间:2020-07-25 07:14 作者:金宝搏

  材料表面形貌分析方法及其应用_材料科学_工程科技_专业资料。《材料电子显微分析 技术及应用》 任课教师:魏大庆、饶建存 哈工大分析测试中心 科学园B1栋210室 电线章 表面形貌分析方法及其应 用 a), b), c)分别为 二氧化

  《材料电子显微分析 技术及应用》 任课教师:魏大庆、饶建存 哈工大分析测试中心 科学园B1栋210室 电线章 表面形貌分析方法及其应 用 a), b), c)分别为 二氧化钛纳米管的 正面,背面和侧面 的扫描电镜图片; 第1章 表面形貌分析方法及其应 用 电子显微镜扫描下的花粉粒结构图 第1章 表面形貌分析方法及其应 用 蚯蚓,生物学,扫描电子显微镜,一只动物, 无脊椎 第1章 表面形貌分析方法及其应 用 细胞在纳米管表面的粘附状态观察 第1章 表面形貌分析方法及其应 用 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.1 概用述 ? 扫描电子显微镜开始发展于20世纪60年代,随其性 能不断提高和功能逐渐完善,目前在一台扫描电镜 上可同时实现组织形貌、微区成分和晶体结构的同 位分析, 现已成为材料科学等研究领域不可缺少 的分析工具 ? 与光学显微镜相比, 扫描电子显微镜不仅图像分 辨率高,而且景深大,因此在断口分析方面显示出 十分明显的优势 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.1 用概述 ? 扫描电子显微镜的成像原理与透射电镜完全不同, 不是利用电磁透镜聚焦成像, 而是利用细聚焦电 子束在样品表面扫描,用探测器接收被激发的各种 物理信号调制成像 ? 目前,扫描电子显微镜二次电子像的分辨率已优于 3nm,高性能的场发射枪扫描电子显微镜的分辨率 已达到 1nm 左右,相应的放大倍数可高达60万倍 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信 1.2.1 散号射的概 念 样品对入射电子束的作用主要是散射,其中包 括:弹性散射和非弹性散射: ? 又称弹性碰撞和非弹性碰撞。 ? 只有动能的交换,粒子的类型及其内部运动状态 并无改变,则这种碰撞称为弹性散射。 ? 除有动能交换外,粒子内部状态在碰撞过程中有 所改变或转化为其他粒子,则称为非弹性散射。 如电子-原子碰撞中所引起的原子电离和激发 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信 1.2.2 信号号的种 类 a) 背散射电子 b) 吸收电子 c) 透射电子 d) 二次电子 e) 特征X射线 f) 俄歇电子 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信 1.2.3 背号散射电 当电子束照射样品时子,入射电子在样品内遭到衍 射时,会改变方向,甚至损失一部分能量(在非弹性散 射的情况下)。 在这种弹 性和非弹性散 射的过程中, 有些入射电子 累积散射角超 过 90 度 , 并 将 重新从样品表 面逸出。 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 1.2.3 背散射电 子 比较 类别 定义 能量 能量大 方向 数 变化 小 量 弹性背 被样品中原子 基本 散射电 核反弹回来的 上不 子 入射电子 变 数千到 散射角大 较 数万电 于90°, 多 子伏 方向变化 非弹性 入射电子和核 变化 数十到 方向变化 较 背散射 外电子撞击经 数千电 少 电子 多次散射后反 子伏 弹出样品表面 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 1.2.3 背散射电 1. 产生深度:背散射电子子产生于样品表层几百纳米 直一微米的深度范围 2. 能量范围:较宽,从几十到几万电子伏特 3. 产额数量:随样品平均原子序数增大而增大, 所 以背散射电子像的衬度可反映对应样品位置的平 均原子序数。 4. 技术应用:背散射电子像主要用于定性分析材料 的成分分布和显示相的形状和分布 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 1.2.4 二次电子 ? 定义:在入射电子束作用下被轰击出来并离开样 品表面的样品原子的核外电子叫做二次电子 ? 产生过程:这是一种真空中的自由电子。由于原 子核和外层价电子的结合力能很小,因此外层的 电子比较容易和原子脱离,使原子电离。一个能 量很高的入射电子射入样品时,可以产生许多的 自由电子,这些自由电子中90%时来自样品原子外 层的价电子 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 1.2.4 二次电子 ? 能量:能量较低,一般不超过50eV,大多数均小 于10eV ? 应用:二次电子一般都是在表层5~10nm深度范围 内发射出来的,它对样品的表面形貌十分敏感, 因此,能非常有效的显示样品的表面形貌。但二 次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关 系,所以不能用它来进行成分分析 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 0.6 产 额 0.4 0.2 背散射电子 二次电子 背散射射 电子产额 和二次电 子产额与 原子序数Z 的关系 0 20 40 60 80 100 原子序数 Z 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信 1.2.5 号吸收电子 ? 定义:入射电子进入样品后,经多次非弹性散射使 其能量消耗殆尽,最后被样品吸收,称吸收电子。 ? 产生范围:产生于样品表层约1微米的深度范围 ? 产额:随样品平均原子序数增大而减小。因为,在 入射电子束强度一定的情况下,对应背散射电子产 额大的区域吸收电子就少,所以吸收电子像也可提 供原子序数衬度 ? 应用:吸收电子像主要也用于定性分析材料的成分 分布和显示相的形状和分布 第1章 表面形貌分析方法及其应 1.2 电子束与样品用作用产生的主要信号 1.2.6 透射电子 ? 定义:若入射电子能量很高,且样品很薄,则会 有一部分电子穿过样品,这部分入射电子称透射 电子 ? 分类:透射电子中除了能量和入射电子相当的弹 性散射电子外,还有不同能量损失的非弹性散射 电子,其中有些电子的能量损失具有特征值,称 为特征能量损失电子 第1章 表面形貌分析


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