第6章电子和物质.ppt

第6章电子和物质 当一束聚焦当一束聚焦电子沿一定方向射到固体上子沿一定方向射到固体上时，，在固体原子的在固体原子的库仑电场作用下，入射作用下，入射电子方子方向将向将发生改生改变，，这种种现象称象称为（（电子）散射子）散射 有散射有散射弹性和非性和非弹性散射之分性散射之分 原子中的原子核和核外原子中的原子核和核外电子子对入射入射电子均子均有散射作用有散射作用图3-1  电子散射示意图 （a）与原子核作用；（b）与核外电子作用 1 1、、弹性散射性散射 （（△ △E E＝＝△ △l=0=0）：）： 入入射射电子子在在原原子子的的库仑场作作用用下下改改变方向而无能量方向而无能量变化，化，产生衍射和成像生衍射和成像 与与核核外外电子子云云作作用用的的散散射射角角<0.2°<0.2°，，可形成可形成BRAGGBRAGG衍射TEM:structure,morphology, compositionTEM:structure,morphology, compositionFigure 6.1Bright-field image of the as-cast Al sample.图6.1原始铸铝材显微结构的明场像。

图4-9原始铸铝材显微结构的明场像Figure 6.1 Magnified image of figure 4.26.图6.1的局部放大图6.1 在波纹衬度所穿过的晶界处摄取的选区电子衍射图，揭示出小角晶界的特征2 2、非、非弹散射作用（散射作用（△ △E≠0E≠0）） 入入射射（（primaryeprimarye））电子子不不仅改改变方方向向，，而而且且与与物物质交交换能能量量，，产生生热、、光光、、X X射射线及及二二次次电子子发射射等等等等，，主主要要用于分析用于分析样品的成分及品的成分及电子子结构1：：电子的能量范子的能量范围在几个在几个eV~数百数百eV；；2：可用来成像，甚至可：可用来成像，甚至可获得原子像；得原子像；3：可得到：可得到X射射线光光谱，作元素和，作元素和结构分析；构分析；4：可：可产生俄歇生俄歇电子，作表面分析；子，作表面分析；5：：发生生电子衍射，用于研究子衍射，用于研究样品品结构分析；构分析；6：从：从电子的能量子的能量变化可得化可得电子能量子能量损失失谱，用，用于于测量原子簇量原子簇结构7：被：被轰击的分子的分子电离，离，获得得质谱，作分子，作分子结构构推定。

推定一、  电子与物质相互作用： 透射透射电镜扫描描电镜透射透射电镜扫描描电镜俄歇俄歇谱仪电子探子探针1.1.透射透射电子子-TEM-TEM2.2.二次二次电子子-SEM-SEM3.3.背散射背散射电子子-SEM-SEM4.4.特征特征X X射射线-EDS-EDS、、WDSWDS5.5.俄歇俄歇电子子-AES-AES X射线衍射仪 电子探针仪 扫描电镜X 射 线 二次电子韧致辐射 入射电子 背散射电子阴极荧光 吸收电子 俄歇电子 试 样 透射电子 衍射电子 俄歇电镜 透射电子显微镜 电子衍射仪图1－3 电子与物质相互作用产生的信息及相应仪器透射电子显微镜， 扫描电子显微镜，低能电子衍射仪，电子探针，质谱仪等。

1、二次电子：X射线与物质相互作用产生的各种带能粒子在原子中穿行时，与其它电子相碰而激发的电子二次电子的特点：1.对样品表面形貌敏感；2.空间分辨率高；3.信号收集效率高；4.是扫描电镜成像的主要手段(a) 加偏加偏压前前 (b) 加偏加偏压后后 图4.62 加偏加偏压前后的二次前后的二次电子收集情况子收集情况 图 入射电子产生的各种信息的深度和广度范围(a) 电子束散射区域形状(梨形作用体积)(b)重元素样品的电子束散射区域形状(半球形作用体积)1-入射电子束；2-俄歇电子激发体积；3-样品表面；4-二次电子激发体积；5-背散射电子激发体积；6-初级X射线激发体积 1.1.对样品的原子序数敏感；品的原子序数敏感；2.2.分辨率及信号收集率低；分辨率及信号收集率低；3.3.对原子序数差异原子序数差异较大的材料的相分析大的材料的相分析1.1.轻元素及超元素及超轻元素的分析；元素的分析；2.2.适于材料表面或薄膜分析；适于材料表面或薄膜分析；ValenceL3L2L1Kefree eKa a2特征特征X射射线Auger eK K激激发态发射射K K光子光子（重元素）（重元素）平均自由程平均自由程mmmm发射俄歇射俄歇电子（子（轻元素）元素） 平均自由程平均自由程Å, ,表面几表面几层原原子子1.1.等离子体振等离子体振荡2.2.电声效声效应3.3.电子感生子感生电导4.4.阴极阴极荧光光表表6-1 6-1 电子与材料相互作用子与材料相互作用产生的信号生的信号及据之及据之发展起来的分析方法展起来的分析方法 。