电子分析物理基础资料.ppt

* 高景深大焦长的优点 对于一定的光源来讲，孔径半角越小，景深越大；。对于电磁透镜来讲，α都很小，一般为10-2~10-3 rad，所以电磁透镜的景深很大，为Df=(200~2000)Δr0；如果电磁透镜的分辨本领是0.1nm，景深20~200nm。 电磁透镜的景深大，对于图像的记录是非常有利的。 同理，电磁透镜的焦深大，对于图像的聚焦操作（尤其是高放大倍数下）是非常有利的。 电磁透镜的像差有哪几种？产生原因及克服方法？ * * 磁透镜的主要像差 球差 由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的会聚能力不同造成 玻璃光学来说：因为透镜是球面而无法理想聚焦，由于凹凸镜球差性质相反，可以组合消除球差。 色差 由于成像电子的波长（能量）不同引起的一种像差 组合不同的焦距的透镜来减小色差，改变电流 轴上像散 由于磁透镜不是理想的旋转对称的磁场引起的像差 缩小光阑 * 电子的弹性散射有什么特点？用于什么分析？ 弹性散射：电子只改变方向，能量基本不变 弹性散射电子的能量等于或接近入射电子的能量，是透射电镜中成像和衍射的基础 透射电子主要是弹性散射电子  二次电子是怎样产生的？有什么特点 * * * 高景深大焦长的优点 对于一定的光源来讲，孔径半角越小，景深越大；。对于电磁透镜来讲，α都很小，一般为10-2~10-3 rad，所以电磁透镜的景深很大，为Df=(200~2000)Δr0；如果电磁透镜的分辨本领是0.1nm，景深20~200nm。 电磁透镜的景深大，对于图像的记录是非常有利的。 同理，电磁透镜的焦深大，对于图像的聚焦操作（尤其是高放大倍数下）是非常有利的。 * 目录 历史背景 电子产生 电子控制：电子光学 电子与固态物质的相互作用 探测器 * 电子与物质作用产生的各种信号 二次电子 俄歇电子 特征能量损失电子 背散射电子 透射电子 吸收电子 等等 * 电子散射 当一束聚焦电子沿一定方向射入试样内时，在原子的库仑电场作用下，入射电子方向或者速度改变，称为散射 原子对电子的散射分为： 弹性散射：电子只改变方向，能量基本不变 非弹性散射：方向改变，能量减小 * 电子散射 原子对电子的散射分为： 原子核对电子的弹性散射 弹性散射电子的能量等于或接近入射电子的能量，是透射电镜中成像和衍射的基础 原子核对电子的非弹性散射 能量损失转变为X射线，无特征波长，形成连续辐射，影响分析的灵敏度和准确度 核外电子对电子的非弹性散射 单电子激发、等离子激发、声子激发，跃迁 * 单电子激发-二次电子 入射电子和原子的核外电子碰撞，将核外电子激发到空能级或脱离原子核成为二次电子，这种单电子激光得过程又称为电离 入射电子在试样内产生二次电子是一个级联过程。 一个能量为20KeV的入射电子在硅中可产生约3000个二次电子，但并不是所有的二次电子都能逸出样品表面 * 单电子激发-二次电子 二次电子的特点 能量较低，小于50eV 仅在试样表面10nm层内产生 逸出时需克服几个eV的逸出功 对试样的表面状态非常敏感，显示表面微区的形貌结构非常有效 SEM中的主要成像信号 * 等离子激发 晶体是处于点阵固定位置的正离子和弥散在整个空间的价电子云组成的电中性体，因此，可以把晶体看作是等离子体 入射电子会引起价电子的集体震荡 入射电子经过晶体时，其路径旁的价电子受斥作径向发散运动，在路经附近产生带正电的区域及较远处的带负电区域 * 等离子激发-特征能量损失电子 等离子振荡的波长较长，一般超过100nm，价电子集体振荡的能量是量子化的, 约十几eV 入射电子激发等离子后损失能量△ E， △ E随不同元素及成分而异，为特征能量损失，损失能量后的电子称为特征能量损失电子。 元素 Be Mg Al Ge C Si MgO △ Ep eV 19.0 10.5 15.6 16.5 7.5 17 10.5 * 等离子激发 在TEM中，可以用能量分析器把具有不同能量的透射电子分开，得到电子能量损失谱，进行成分分析；也可选择有特征能量的电子成像 * 声子激发 电子入射进入晶体时，引起一个或多个被碰撞的原子或离子反冲，导致晶格的局部振动。入射电子会损失部分能量（很小，约零点几个eV）。当晶格回复到原来状态时，以声子发射的形式将能量释放出来，这种现象称为声子激发 入射电子与晶格的作用可以看作是电子激发声子或吸收声子的碰撞过程，碰撞后入射电子的能量变化甚微，但动量改变可以相当大，可以发生大角度的散射 * 跃迁 内层电子被运动的电子轰击脱离了原子后，原子处于高度激发态，它将跃迁到能量较低的状态。 可以是辐射跃迁（特征X射线发射，阴极射线荧光），也可以是非辐射跃迁（俄歇电子发射）。 * 背散射电子 定义 电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有