3.4  Розподіл за енергіями, кутами та просторовий розподіл

3.4  Розподіл за енергіями, кутами та просторовий розподіл

Розподіл за енергіями. Якщо всі електрони відбилися б від зразка до того, як відбувалися непружнi зіткнення, то енергія відбитих електронів дорівнювала б енергії пучка Е0. Як було показано раніше, значна кількість відбитих електронів виникає після того, як станеться якась втрата частки енергії внаслідок зіткнення.

Рисунок 1.11 ілюструє енергетичний розподіл відбитих електронів. Розподіл зображено у координатах dh/dW від W для мішеней з різним атомним номером. Величина W=E/E0 являє собою зведену енергію (нормовану на енергію пучка). Величина dh /dW визначає число відбитих електронів, яке припадає на одиничний енергетичний інтервал. Площа під кривою розподілу визначає повну кількість відбитих електронів. Аналіз результатів, наведених на рисунку 1.11, дозволяє зробити такі висновки:

при збільшенні атомного номера мішені кількість відбитих електронів зростає;

максимум на залежності зміщується праворуч, а це означає, що енергія відбитих електронів прямує до Е0 зі зростанням Z (наприклад, число відбитих електронів для С має максимум на розподілі при W=0,5, а для Ag при W = 0,9).

 

Рисунок 1.11 – Розподіл відбитих електронів за зведеними енергіями у мішенях з різним атомним номером Z1

Кутовий розподіл. Кутовий розподіл відбитих електронів при нормальному падінні пучка описується  законом косинуса

      ,   (1.15)

де  – кількість відбитих електронів, визначених за нормаллю до поверхні;  – кут спостереження (між нормаллю та напрямом вимірювання).

Аналіз співвідношення (1.15) показує, що коли електронний пучок падає перпендикулярно до поверхні, то кількість електронів зменшується до 0 по мірі того, як кут ? прямує до 90°.

Просторовий розподіл. Просторовий розподіл показує, яка кількість електронів покидає поверхню зразка на тій чи іншій відстані від точки падіння пучка на мішень.

Відбиті електрони можуть виходити із поверхні зразка на значній відстані від точки падіння. Для пучка, який нормально падає на поверхню плоского зразка, розподіл відбитих електронів вздовж діаметра емісійної області симетричний стосовно точки падіння із максимумом у ній (рис. 1.12а).

При збільшенні атомного номера матеріалу мішені діаметр емісійної області зменшується, а висота максимуму стає більшою. Якщо пучок нахилений під певним кутом до нормалі, то розподіл стає асиметричним і максимум може зміщуватись у протилежний бік від точки падіння (рис. 1.12б). Якщо розглянути тільки ті електрони, що втратили енергію лише на 10%, то розподіл їх буде мати менший діаметр, а максимум буде більш вираженим.

Підсумовуючи вищесказане, відмітимо:

1 Для отримання більш достовірної інформації про об’єкт потрібно вибирати лише ті  відбиті електрони, у

      а          б

 

Рисунок 1.12 – Просторовий розподіл електронів. Стрілками показано напрямок падіння пучка яких втрата енергії мінімальна.

2 Якщо зразок має шорстку поверхню, то вихід відбитих електронів може збільшуватись або зменшуватися залежно від того, під яким кутом знаходиться площина нерівності до падаючого пучка, це призводить до певного контрасту на зображенні.

3 Інтенсивність відбитих електронів є функцією топології поверхні зразка.

4 Найбільш достовірну інформацію про елементний склад зразка можна отримати, якщо він має ідеально рівну поверхню.