電子與樣品的相互作用產(chǎn)生的信息

電子與樣品的相互作用產(chǎn)生的信息
一束電子束入射到樣品上，電矜與物質(zhì)相互作用會產(chǎn)生如下信息：二次電子、背散射電子、俄歇電子、X 射線、陰極熒光和透射電子、彈性散射電子及非彈性散射電子。后三種信息正是透射電子顯微鏡研究的對象，在掃描電子顯微鏡（SEM ，掃描電鏡）中由于樣品很厚而成為吸收電流。根據(jù)電荷守恒可知，入射電流應(yīng)等于吸收電流與發(fā)射電流（包括背散射電子、二次電子和俄歇電子）之和，因此，掃描電鏡中吸收電流像的襯度與發(fā)射電流像的襯度是互補(bǔ)的，所以吸收電流像也能反映成分襯度和形貌襯度。
　　入射電子與樣品中自由電子作用，損失少許能量，使價電子或弱束縛的導(dǎo)帶電子能量增加，而逸出樣品成為二次電子。如果價電子只是被激發(fā)到高能級如導(dǎo)帶，而受激后回復(fù)到平衡態(tài)（回到價帶）時放出多余能量，這種弛豫過程而放出陰極熒光。因此陰極熒光在研究半導(dǎo)體等材料的能帶間隔與參雜的關(guān)系和缺陷等是有用的信息。
　　入射電子打在樣品上，也能使原子內(nèi)殼層的電子激發(fā)，探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器|這時入射電子要損失一部分能量△E ，而以非彈性散射電子的形式射出。若內(nèi)殼層電子的電離能為Ek，要使內(nèi)殼層電子激發(fā)則△E 至少要大于Ek。由于每一種元素都有其特征的Ek值，因而對非彈性散射電子進(jìn)行能量分析就可以獲得試樣的元素組成信息（這就是電子能量損失譜EELS ）。內(nèi)殼層電子被激發(fā)后，內(nèi)殼層出現(xiàn)空穴的原子是一種不穩(wěn)定態(tài)，當(dāng)外層電子躍入內(nèi)殼層填補(bǔ)空穴時，必然會釋放出一定能量（相當(dāng)于這兩個能級的能量差）。這個能量或者以X 射線光子的形式釋放出來，光子的能量Ex=hν=Ek－EL帶有能級1-k 的特征，或者這個能量去激發(fā)另一個外層電子（如l 層電子）使它出射，這就是俄歇電子。俄歇電子也具有特征能量，如一個k11俄歇電子（l 層電子填補(bǔ)k 層空穴，并激發(fā)另一個1層電子）的能量為Ea=Ek－EL。由此可知發(fā)射X 射線光子與發(fā)射俄歇電子是兩個互補(bǔ)的次級過程，它們均帶有某一元素的特征能量。只是對輕元素而言，發(fā)射俄歇電子的可能性遠(yuǎn)大于發(fā)射X 射線光子的可能性，因而俄歇電子譜多用于輕元素分析，又加之俄歇電子能量低（10～1000eV ) ，只有樣品表面層產(chǎn)生的俄歇電子才能在逃離樣品的過程中仍保持其特征能量，因此它只能用作表面層的化學(xué)成分分析。同樣，非彈性散射電子和X 射線光子均帶有元素的特征能量，所以分析非彈性散射電子能量的電子能量損失譜( EELS）和分析X 射線光子的X 射線光譜儀（也叫波長色散譜儀WDS）或X 射線能譜儀( EDS）廣泛用于分析試樣，尤其是微區(qū)范圍內(nèi)的化學(xué)成分分析。