ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы теории электронно-зондовых методов из "Аналитическая химия Том 2" Из этого уравнения следует, что области распространения электронов в твердом теле составляют величины порядка единиц микрометров. Это также означает, что объем генерации аналитического сигнала приблизительно того же порядка. Более высокого пространственного разрешения, необходимого для проведения анализа поверхности и межфазных границ, можно достичь, либо используя сигналы электронов, выходящих из внешних атомных слоев (например, оже- или вторичных электронов), либо анализируя тонкие образцы (например, 50 нм) при помощи высокоэнергетических электронов. В этом случае диффузия электронов в поперечном направлении будет практически отсутствовать. Этот подход используют в аналитической электронной микроскопии (АЭМ). [c.325] При упругих взаимодействиях энергия и количество движения сохраняются неизменными. Это значит, что кинетическая энергия электронов не переходит в другие формы энергии, как это происходит при возбуждении электронных уровней. [c.325] Упругое взаимодействие электронов с атомами происходит в виде рассеяния электронов на ядрах вследствие кулоновского взаимодействия. Обычно происходит рассеяние под малыми углами (1-3°), но возможно и рассеяние под углами вплоть до 180°, хотя и с гораздо меньшей вероятностью. Упругое рассеяние является основной причиной уширения электронного пучка в образце, а также приводит к тому, что часть падаюш их электронов в результате многократного рассеяния отражается от образца. Сечение упругого рассеяния пропорционально квадрату заряда ядра атомов мишени. Таким образом, образец, состоящий из разных фаз, характеризуется различным характером рассеяния в микрообластях различного состава. [c.325] Этот эффект используют в аналитических целях, анализируя отраженные и прошедшие электроны. Измеряя интенсивности отраженных электронов как функцию местоположения тонко сфокусированного электронного пучка, можно получить изображение, контраст которого зависит от средних атомных номеров различных микроучастков образца. Изображение в отраженных электронах (ОЭ), получаемое при сканировании пучком поверхности образца, позволяет увидеть микроструктуру образца, обусловленную распределением среднего атомного номера (рис. 10.2-2). Этот ценный для микроанализа прием часто используют в ЭЗМА и РЭМ. [c.325] Это простое описание процессов рассеяния можно расширить для объяснения получаемых в ПЭМ изображений решетки или атомов (как показано на рис. 10.2-3). Изображение с атомным разрешением основано на когерентной интерференции электронных волн образца и волн рассеянных электронов, приводящей к возникновению участков с интенсивностью, которая коррелирует с расположением атома и распределением интенсивности рассеянных электронов. [c.327] Подобным образом можно анализировать дифракционные картины, полученные методом ДМЭ. [c.328] Картины дифракции прошедших электронов служат главным образом средством для определения структуры кристаллов наноучастков материала. Определенные параметры решетки являются также ценной дополнительной информацией для аналитической идентификации фаз. Минимальный размер фаз, необходимый для формирования дифракционной картины, составляет величину порядка 20 нм. [c.328] Это означает, что прибор регистрирует двумерную совокупность точек, характеризующих периодичность атомов в решетке и общую симметрию. Участки с различными реальными расстояниями дают разные дифракционные картины. [c.328] Метод ДМЭ особенно важен для изучения процессов адсорбции или сегрегации. Его часто комбинируют с ЭОС в одном приборе. [c.328] При неупругих взаимодействиях часть кинетической энергии падающих электронов превращается в потенциальную энергию в результате возбуждения электронных или колебательных уровней атомов мишени. При низких энергиях (порядка электронвольт) доминируют неупругие процессы возбуждения колебательных уровней и плазмонов. При более высоких энергиях (килоэлектронвольты) энергетические потери электронов, проходящих через вещество, обусловлены в основном ионизацией и возбуждением плазмонов. Возбуждение колебаний и плазмонов и ионизация приводят к дискретным потерям энергии и, следовательно, к четким полосам поглощения в энергетическом спектре исходно моноэнергетического электронного пучка. Эти процессы лежат в основе спектроскопии характеристических потерь энергии прошедших электронов (СПЭПЭ). [c.328] Энергия возбуждения плазмонов зависит от силы взаимодействия между осциллирующим электронным облаком и (положительными) ионами решетки материала. В случае объемных плазмонов эта величина соответствует, например, 10,6 эВ для Mg, 15,3 эВ для А1,16 эВ для 81. Энергия поверхностных плазмонов составляет пл(объемн)/ 1 например 10,3эВ для Л1 [10-5]. Поскольку в этот процесс включены валентные уровни, энергия возбуждения плазмонов зависит от химического состава и структуры сплавов. Иногда этот факт можно использовать для аналитических целей. [c.329] Потери энергии в результате ионизации определяются энергией ионизации (практически эквивалентной энергии связи Есв) отдельного активного уровня. Отсюда непосредственно вытекает возможность проведения качественного анализа. Поэтому спектроскопия потерь энергии прошедших электронов (СПЭПЭ) является ценным методом анализа наноучастков материалов. [c.329] Число актов ионизации, происходящих в материале и приходящихся на один падающий электрон, определяется сечением ионизации ае. [c.329] Сечение ионизации максимально при Е 4Есв- Типичные значения энергий ионизации К- и //-оболочек находятся в пределах [10-5]. [c.329] На рис. 10.2-7 изображена зависимость функций выхода от атомного номера для ионизации в К-оболочке. Если 2 33, преобладает эмиссия оже-электронов. Как оже-электроны, так и рентгеновские сигналы используют для количественного элементного анализа. Этот вопрос мы обсудим в главах, посвященных рассмотрению соответствующих методов. [c.332] Вернуться к основной статье