现代材料分析方法复习资料.docx

现代材料分析方法第三章当一束聚焦电子沿一定方向射到样品上时，在样品物质原子的库仑电场作用下，入射电子方向将发生改变，称为散射。原子对电子的散射还可以进一步分为弹性散射和非弹性散射。在弹性散射中，电子只改变运动方向，基本上无能量变化。在非弹性散射中，电子不但改变方向，能量也有下同程度的衰减，衰减部分转变为热、光、x射线、二次电子等。原于中核外电子对入射电子的散射作用是一种非弹性散射，散射过程中入射电子所损失的能量部分转变为热，部分使物质中原子发生电离或形成自由载流子，并伴随着产生各种有用信息，如二次电子、俄歇电子、特征x射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等当入射电子与原子核外电子发生相互作用时，会使原子失掉电子而变成离子，这种现象称为电离，而这个脱离原子的电予称为二次电子。二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。入射电子在样品内遭到散射，改变前进方向，在非弹性散射信况下，还会损失一部分能量。在这种弹佳和非弹性散射过程中，有些入射电子累计散射角超过90o，这些电子将重新从样品表面逸出，称为背散射电子。背散射电于是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。在电子显微分析仪器中利用背散射电子信号通常是指那些能量较高的电子，其中主要是能量等于或接近尽的电子，其特点如下。1．对样品物质的原子序数敏感；2．分辨率及信号收隼率较低当样品较厚时，例如达到微米数量级，入射电子中的一部分在样品内经过多次非弹性散射后，能量耗尽，既无力穿透样品，也不能逸出表面，称为吸收电子。具有特征能量值的电子称为俄歇电子（AUE）。利用俄歇电子进行元素分析的仪器称谓俄歇电子能谱仪(AES)c。如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量E不以X射线的形式释放，而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。俄歇电子具有以下特点l. 适于分析轻元素及超轻元素;因为这些元素的特征x射线产额很低，俄歇电子产额很高2．适于表面薄层分析真正能够保持其特征能量而逸出表面的俄歇电子只限子表层以下1nm以内的深度范围。如果样品是薄膜，例如厚度为几十至几百纳米，比入射电子的有效穿透深度小得多，就会有相当数量的入射电子穿透样品被装在样品下方的检测器接收，叫做透射电子。X射线与物质相互作用1.散射(相干,非相干)2.光电效应(俄歇,二次荧光,光电子)3.透射4.热电子束与物质相互作用1.背散射; 2.二次电子3.透射电子; 4.吸收电子5.俄歇; 6.特征X射线7.阴极荧光……第二章X射线的产生：X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。X射线衍射工作中希望细焦点和高强度；细焦点可提高分辨率；高强度则可缩短暴光时间在管压很低时，小于20kv的曲线是连续变化的，故称之连续X射线谱，即连续谱。大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成连续谱。极限情况下，能量为ev的电子在碰撞中一下子把能量全部转给光子，那么该光子获得最高能量和具有最短波长，即短波限λ0。都有一个最短波长，称之短波限λ0，强度的最大值在λ0的1.5倍处。当管电压超过某临界值时，特征谱才会出现，该临界电压称激发电压。当管电压增加时，连续谱和特征谱强度都增加，而特征谱对应的波长保持不变。钼靶X射线管当管电压等于或高于20KV时，则除连续X射线谱外，位于一定波长处还叠加有少数强谱线，它们即特征X射线谱。特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。特征X射线的产生机理与靶物质的原子结构有关。如果K层电子被击出K层，称K激发，L层电子被击出L层，称L激发，其余各层依此类推。连续谱(软X射线)高速运动的粒子能量转换成电磁波谱图特征:强度随波长连续变化是衍射分析的背底;是医学采用的特征谱(硬X射线)高能级电子回跳到低能级多余能量转换成电磁波仅在特定波长处有特别强的强度峰衍射分析采用由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础。X射线经束缚力不大的电子（如轻原子中的电子）或自由电子散射后，可以得到波长比入射X射线长的X射线，且波长随散射方向不同而改变。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿一吴有训散射,也称之为不相干散射，是因散射线分布于各个方向，波长各不相等，不能产生干涉现象。相干散射因为是相干波所以可以干涉加强.只有相干散射才能产生衍射,所以相干散射是X射线衍射基础不相干散射因为不相干散射不能干涉加强产生衍射,所以不相干散射只是衍射的背底X射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效应，使