Розділ 1 Взаємодія пучка електронів з твердим тілом 1 Розсіювання пучка електронів 1.1 Поняття про розсіювання

Розділ 1 Взаємодія пучка електронів з твердим тілом 1 Розсіювання пучка електронів 1.1 Поняття про розсіювання

Під розсіюванням пучка високоенергетичних електронів у твердому тілі будемо розуміти процес взаємодії між електронами пучка з одного боку та атомами й електронами мішені з іншого. Процес розсіювання електронів поділяється на два типи :

пружна взаємодія, яка призводить до зміни траєкторії електрона без істотних змін його енергії;

непружна взаємодія, при якій відбувається передача енергії електронів твердому тілу.

В останньому випадку виникають вторинні електрони, оже-електрони, характеристичне і гальмівне рентгенівське випромінювання, електромагнітне випромінювання (ультрафіолетове та інфрачервоне світло), утворення електрон-діркових пар, збудження плазмонів і коливань кристалічної решітки та інше.

Майже всі види випромінювання (рис. 1.1), 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) у приладах з електронним зондом. До таких приладів  відносяться растрові електронні мікроскопи (РЕМ), рентгенівські мікроаналізатори (РМА), електронні оже-спектрометри (ЕОС).

При обговоренні процесів розсіювання ключовим поняттям є ймовірність, або переріз, розсіювання (Q), що у

 

Рисунок 1.1 - Процеси, які обумовлені розсіюванням електронного пучка у твердому тілі: 1 - пучок електронів; 2 - тверде тіло; 3 - відбиті електрони; 4 - вторинні електрони; 5 - рентгенівське випромінювання; 6 - електромагнітне випромінювання; 7- оже-електрони загальному випадку може розглядатися як ефективний розмір атома для даної взаємодії. Величина перерізу визначається за таким співвідношенням:

            (1.1)

де N, n1 – число зіткнень та атомів у одиниці об'єму мішені; n2 – число електронів, які падають на одиницю площі поверхні мішені.

Знаючи переріз розсіювання, можна розрахувати середню довжину вільного пробігу електрона (СДВП) – середню відстань, що проходить електрон між двома послідовними зіткненнями або актами взаємодії:

      ,    (1.2)

де A, ? – атомна маса та густина матеріалу мішені; NA – число Авогадро.