* * 材料显微分析 X光化学分析 一. 分析理论基础及方法 理论基础: 莫塞莱定率 h: plank常数 K: 与马德堡常数有关 σ:屏蔽常数 L系 常用K系 XRF 激发源: 一次X-Ray e束 EPMA 不必导电,液体可 试样: 微区 导电或镀膜 Be4-u92 相对较低,几百ppm;绝对较高,10-13-10-14g 少量到百分之百 可,必须校正 照射区域: 检测范围: 含量限制: 灵敏度: 定量分析: 展谱方式: 大面积 F9-u92 (C6) 相对较高,几-几十ppm;绝对较低。 微量到百分之百 WDS或EDS 两种类型的散射及产物 ①弹性散射 改变轨道,能量不变 ②非弹性散射 改变轨道,能量改变 非弹性散射产物 可能获得信息 二次电子 形貌(SEM) 俄歇电子 不同深度成份分析 (Anger谱线) 连续与特征X线 晶体结构成份分析 XRD FXR 长波辐射 电子结构 (红外,可见,紫外) 电子-空穴对 内电磁场 晶格振动(声子) 形貌 等离子激光(plasma) 非弹性散射产物 形貌 二次电子 俄歇电子 连续与特征X线 长波辐射 (红外,可见,紫外) 等离子激光(plasma) 电子-空穴对 晶格振动(声子) 内电磁场 电子结构 晶体结构成份分析 XRD XRF 不同深度成份分析 (Anger谱线) 形貌(SEM) 可能获得信息 3、散射截面Q(或σ) 表征物质对电子的散射能力 nt:单位体积内物质的粒子数 Q=N/ntni cm2 ni:单位面积内的入射电子数 N:单位体积内电子发生散射的次数 Q:相当于发生散射的几率,即相当于一个给定的互作用的有效原子截面。 Nt=ρNo/A 设在dx=λ自由程内, 则 Q=(1/λ)/(ρNo/A) 平均一个电子只发生一次散射。 或 λ=A/(NoρQ) ni=1 N=1/λ 1/λ=1/λa + 1/λb + 1/λc + … cm-1 平均自由程 : 二. 弹性散射截面 散射角超过 ?0 事件的几率。 Z:原子系数 Q?Z2 E:电子能量 (Kev) Q?1/E2 E相同时 QPb QFe Qc Z相同时 Q10Kv Q20Kv Q30Kv 三. 非弹性散射能量损失 固体中单位距离内非弹性散射引起的能量损失,Bethe方程: 式中,A:是原子量 一切可能的能量损失过程中平均每次互作用的能量损失。 Em:路程中平均电子能 (Kev) J:平均电离能 引入阻碍本领概念S : 由于: 可见: 四. 散射的作用体积 弹、非弹散射过程迫使原来的入射电子不断改变方向即降低能量,运动轨迹是具有一定区域的弥散颁布的统计状态。 互作用不足以产生二次辐射反应(如特征X-Ray)。这样一个区域称为散射的作用体积。 *作用体积影响因素: ① ② ③ #作用体积形态: 梨形 反之: 五、背散射电子: 被从试样中散射出的电子 nBS:被散射电子总数 iBS:被散射电流 1. 背散射系数: nB:入射电子总数 iB:入射电流 2. ?的影响因素: 即表明 数目对Z敏感,在SEM中作为元素相分析的一种利据 。 (1) 原子序数 对多元素试样: (2)入射电子能量 η受影响不大 →可多次反射→更多机会被散射 (从试样中逸出) →穿透深度深→不易被散射(从试样中逸出) (3)倾斜角θ θ:试样法线和入射e方向的夹角 (对纯元素) , 变成不对称 (4) 角分布 θ=0时,为 ,则: 实际试样表面起伏,即?变,表面固定处测量,探测器就可以获得与表面起伏相应的信号起伏(SEM图象原理)。 θ 即 与背散射电子数的函数关系 (1) 能量分布 因为非弹散引起的能量损失(典型值10ev/10nm),各逸出路径不同,所以存在一个能量分布。 同一Eo,同一Take-off角: Z小(轻),分布宽; Z大(重),分布窄,更趋于W=1。 同一Eo,不同Take-off角, 分布情况不一样。 由入射电子激发试样原子发射出的派生电子。 小于50ev的背散射电子。 六、二次电子 1.二次电子发射系数及逸出深度 (1)发射系数δ a.直接由原入射引起 来源: (1)发射系数δ: b.间接由背散射引起 (2)逸出深度 特点: ESE小,易被吸收 。 逸出深度浅,只有表层可检测。 所以SEM二次电子象有高分辨率。 出射几率: Z:深度 (1)原子系数Z 对Z的灵敏程度远不如 所以在SEM中观察SEF时,不应单纯追求高Kev 2.影响二次电子的因素 (2)入射电子能量 (3)试样倾角θ 所以,同一take-off接受eSE,可反映试样起伏 (4)角分布
06电子束与物质的互作用.ppt
下载此电子书资料需要扣除0点,