Рассеяние пучка электронов

Отражательный электронный микроскоп. На поверхность непрозрачного образца в отражательном микроскопе направляется под углом (tti) пучок электронов, который частично отражается и одновременно возбуждает вторичные излучения. В формировании изображения участвуют те электроны, которые отражаются от поверхности образца под углом наблюдения (аг), а также рассеян- [c.154]

Если рассеянный электрон только изменил направление движения и не изменил своей кинетической энергии (при этом, естественно, и атом также сохранил состояние до рассеяния), то процесс рассеяния произошел упруго (упругое рассеяние). Неупругое рассеяние возникает при изменении энергии как рассеянного электрона, так и рассеивающего атома. При рассеянии пучка электронов на атомах имеются оба вида рассеяния. Однако наиболее важной составляющей для структурных исследований является упругое рассеяние электронов, которое обеспечивает постоянство длины волны рассеиваемых электронов. Неупругое рассеяние электронов имеет меньший вклад при используемых высоких ускоряющих напряжениях 40... 60 кВ. [c.124]

Назовите условия задачи рассеяния пучка электронов молекулой. [c.167]

Для того чтобы расшифровать явления разряда в газах, необходимо изучить не только все перечисленные выше элементарные процессы, но и характер движения электронов и ионов в газе при наличии электрического поля и без него. Сюда относятся вопросы о подвижности ионов и электронов, вопросы о распределении скоростей и энергии в беспорядочном тепловом движении ионов и электронов. Такое движение всегда накладывается на переносное движение в поле, а иногда и превосходит последнее по своему значению для разряда (когда ненаправленный беспорядочный ток больше направленного). В той же связи существен вопрос о длине свободного пути электронов и ионов, точнее — об эффективном сечении атомов и молекул по отношению к тем или иным актам их взаимодействия с электронами и ионами, и вопрос о характере рассеяния пучка электронов или ионов при встрече с молекулами и атомами газа. В вопросах баланса числа тех или других частиц и баланса энергии существенную роль играют процессы излучения квантов энергии возбуждёнными атомами и молекулами и длительность их пребывания в состоянии возбуждения. [c.23]

Интересно влияние на пучок электронов его собственного пространственного заряда. При движении такого пучка в вакууме отрицательный пространственный заряд, созданный электронами пучка, приводит к некоторому рассеянию электронов, выражающемуся в увеличении поперечного сечения пучка по мере его продвижения вперёд. При больших скоростях пучка это действие компенсируется электродинамическим притяжением движущихся параллельно электронов. Рассеяние пучка электронов наблюдается в газе при образовании электронных лавин, вызванных единичными электронами. В тех случаях, когда в объём, занятый газом при напряжённости продольного электрического поля, равной нулю или очень малой, поступает пучок быстрых электронов, пространственный заряд созданных пучком мало подвижных положительных ионов препятствует рассеянию электронов пучка. При определённых условиях это действие особенно сильно и приводит к так называемой газовой фокусировке пучка электронов. [c.298]

Механизм формирования изображения в электронном микроскопе. В отличие от светового микроскопа, в электронном микроскопе изображение различных частей объекта формируется лишь за счет различного рассеяния электронов этими частями объекта. Угол же рассеяния пучка электронов будет определяться в основном плотностью и толщиной объекта. [c.239]

Электронная микроскопия. Методы электронной микроскопии также относятся к дифракционным методам анализа структуры. Изучаются дифракционные картины, возникающие при рассеянии пучков ускоренных электронов на частицах дисперсной фазы. В настоящее время увеличение достигает 10 раз. Электроны— микрочастицы, подчиняющиеся законам квантовой механики. Длина волны электронов, прошедших ускоряющую разность потенциалов и, определяется следующей формулой [c.102]

В то же время, считая известным радиус сферической частицы, можно приближенно определить число Авогадро Ыа. Атомарная структура твердых тел может быть выявлена во всех подробностях из измерений рассеяния рентгеновских лучей и пучков электронов в веществе. Электронные микроскопы позволяют визуально наблюдать структуру твердого тела. Между предельными состояниями идеального газа и идеального твердого [c.17]

Перейдем к более подробному рассмотрению теории рассеяния быстрых электронов газообразными молекулами. Для этого еще раз представим в схематическом виде постановку задачи рассеяния электронов молекулами пара в современной газовой электронографии. Сформированный в электронографе поток быстрых электронов одинаковой энергии в некоторой области колонны прибора пересекается потоком молекул исследуемого вещества. Интенсивность рассеяния электронов на молекулах фиксируется фотопластинкой. В ходе эксперимента необходимо, чтобы электронный пучок был достаточно слабым (при этом не нужно было бы учитывать взаимодействие электронов между собой), монохроматичным и стационарным, плоскопараллельным и коллимированным, т. е. энергия электронов — порядка десятков тысяч электронвольт. Поток молекул должен быть бесконечно узким, а плотность молекул в потоке так мала, чтобы можно было пренебречь возможностью рассеяния электрона сначала на одной, а потом на другой молекуле. Итак, в этом случае полную интенсивность рассеяния пучка быстрых электронов УУ-атомной молекулой можно описать следующим выражением (общее уравнение интенсивности рассеяния пучка) [c.131]

Ход электронного пучка в электронном микроскопе изображен на рие. 11,8. В общем он сходен с ходом световых лучей в обычном микроскопе. Однако поскольку электроны легко рассеиваются и поглощаются, для фокусировки пучка электронов применяют электромагнитное катушки, создающие электростатические или магнитные поля. Для уменьшения рассеяния электронов внутри электронного микроскопа поддерживают высокий вакуум. Наконец, с той же целью для исследования применяют объекты очень малой толщины, нанесенные обычно на тончайшую нитроцеллюлозную, кварцевую, углеродную или другие пленки, прозрачные для пучка электронов. Если последнее условие не будет соблюдено, то под воздействием электронов может происходить нагревание и разрушение объекта. Очень часто вместо самих объектов в электронном микроскопе наблюдают их отпечатки на различных пленках. Такие пленки —отпечатки (реплики) для придания им большей контрастности обычно оттеняют с помощью напыления каким-нибудь молекулярно-раздробленным металлом (например, хромом). [c.49]

Зеркальный электронный микроскоп. Изображение в микроскопе создается зеркалом , состоящим из анода, иммерсионной линзы и объекта (под потенциалом катода). Пучок электронов, идущий от анода, рассеивается поверхностью зеркала в зависимости от отражательной способности разных ее участков. Рассеивание электронов происходит вблизи поверхности образца, несущей контактную разность потенциалов. Контактные разности потенциалов обусловлены неоднородностью состава и рельефа образца,, поэтому видимое изображение на экране картины рассеянных электронов отображает строение поверхности. Разрешение зеркального микроскопа является функцией напряжения поля у поверхности образца и составляет около 100 нм. Так, зеркальный микроскоп JEM-M1 (Япония) имеет разрешение 100 нм при увеличении 1000. Микро- [c.155]

В основе теории метода газовой электронографии лежит решение квантово-механической задачи по рассеянию пучка быстрых электронов на молекулах исследуемого пара или газа. Эта задача сводится к нахождению собственных волновых функций < з уравне- [c.128]

При облучении вещества электронами энергия отдается атомами малыми порциями, недостаточными для того, чтобы первично выбитый атом мог вызвать дальнейшие смещения. Таким образом, в результате рассеяния электронов могут создаваться лишь одиночные дефекты [пары Френкеля — вакансия и межузельный атом (см. гл. V) 1. Облучение вещества 7-лучами по результатам близко к облучению электронами. Это происходит потому, что у-лучи взаимодействуют с атомами облучаемого вещества не непосредственно, а через первоначальное образование быстрых электронов, которые в свою очередь воздействуют на атомы через упругие столкновения. Особенностью 7-облучения является то, что благодаря малому поглощению в веществе глубина проникновения 7-лучей и, следовательно, глубина повреждения вещества существенно больше, чем в случае облучения пучком электронов. Разумеется, при этом интенсивность воздействия соответственно меньше. [c.212]

Помимо направлений, по которым происходит рассеяние, последнее характеризуется интенсивностью рассеянного пучка. Она может быть измерена, например, по степени почернения рентгеновской плен- ки, на которую падает рассеянный пучок. Интенсивность рассеянных пучков (интенсивность их изображений на пленке, рефлексов) содержит информацию о распределении электронной плотности в пределах элементарной ячейки. Поясним это на примере того же кристалла хлористого цезия. Для этого учтем рассеяние от ионов хлора, которое в несколько раз слабее, чем рассеяние от ионов цезия, но все же вполне измеримо. [c.163]

Если первичный пучок рентгеновских лучей неполяризован, то формула для интенсивности рассеяния одним электроном приобретает вид [c.27]

Применение метода дифракции электронов для исследования молекулярной структуры вещества основано на волновых свойствах этих частиц. Пучок электронов, распространяющийся в направлении оси X, можно представить плоской монохроматической волной, описываемой волновой функцией . Взаимодействуя с электрическим полем атома, эта волна частично рассеивается. На расстоянии Lot центра атома рассеянная волна представляется в виде [c.33]

Электронограмма газов и кристаллов приведены на рис. 105, а, 6. Электронограмма состоит из центрального пятна и окружающих его колец различной интенсивности. Центральное пятно обусловлено нерассеянным пучком электронов, а кольца возникают за счет электронов, рассеянных под соответствующими углами к первоначальному направлению пучка. Характер колец и их интенсивность зависят от строения исследуемых молекул. Соответствующие методы расшифровки дают возможность установить форму молекулы, взаимное расположение в ней атомов, валентные углы и межъядерные расстояния. Результаты электронографического определения структуры некоторых молекул приведены в табл. 17. [c.172]

По мере возрастания угла наклона 0 угловое распределение отраженных электронов изменяется и становится асимметричным относительно оси наклона. При больших углах наклона эта диаграмма очень сильно вытягивается в направлении прямого рассеяния (рис. 3.17, а), так что наибольшая часть отраженных электронов движется над поверхностью примерно под тем же самым углом, что и падающий пучок. Электроны стремятся проскочить несколько первых атомных слоев и выйти из образца после нескольких актов рассеяния. Кроме того, для сильно наклонных образцов электроны стремятся вылетать в плоскости, которая определяется вектором пучка и нормалью к поверхности (рис. 3.17, б). [c.50]

Основная трудность при работе с наклоненными образцами связана с тем, что модель трех поправок справедлива при нормальном падении пучка. Влияние наклонного падения пучка на параметры метода трех поправок практически не исследовано. Рид [155] установил, что для образца, наклоненного под углом 45° относительно падающего пучка электронов, коэффициент отражения изменяется значительно. В случае когда образец и эталон измеряются при одинаковом угле наклона, влияние наклона на коэффициент отражения одинаково для обоих. Было установлено [156], что для такой конфигурации изменением в поправке на обратное рассеяние за счет наклона можно пренебречь для Z<30. Максимальное влияние оказывается равным [c.39]

Электронография при исследовании окалины занимает особое место Сущность метода заключается в использовании явления дифракции электронов, возникающего в результате когерентного рассеяния кристаллической решетки вещества пучка электронов с длиной волны X < < 1(1 (где с1 - наименьшее изучаемое межплоскостное расстояние) Метод дает возможность получать такие же данные о кристаллической структуре веществ, как и рентгеновский метод. При этом для расчета электронограмм используется известное в рентгенографии уравнение Вульфа — Брэгга [c.22]

Для данной экспозиции на большой площади, которая используется для построения кривой чувствительности, плотность рассеянной энергии электронов зависит только от глубины проникновения пучка в слой резиста г р. С учетом этого можно написать следующее уравнение [13] [c.218]

Фактором, оказывающим влияние на разрешение, является также топология подложки, которая может иметь рельеф, созданный предыдущими операциями. При оптическом экспонировании происходит интерференция света, отраженного от подложки и краев топологического рельефа. Этот эффект особенно характерен для субмикронной области. При экспонировании пучком электронов наблюдается рассеяние электронов в обратном направлении, что [c.268]

Таким образом, интенсивность рассеянного рентгеновского излучения может рассматриваться как величина, распределенная в К-пространстве волновых векторов или, как его еще называют, в обратном пространстве. Изменяя направление и величину дифракционного вектора д (этого можно добиться, изменяя геометрию съемки — направление падающего и рассеянного пучка), можно прозондировать значительные области обратного пространства и определить распределение в нем интенсивности рассеянного излучения или же, что то же самое, распределение квадрата модуля фурье-компоненты электронного распределения. [c.17]

Рентгеновский эмиссионный анализ можно осуществить в электронном микроскопе, присоединив рентгеновский спектрометр это позволяет исследовать обратно рассеянные рентгеновские лучи в сущности, микроскоп в данном случае функционирует как микрозонд. Его пространственное разрешение определяется диаметром падающего пучка электронов, который в обычном электронном микроскопе превышает 0,5 мкм. Это значительно больше, чем диаметр пучка электронного микрозонда или сканирующего электронного микроскопа, где применяется другая электронно-оптическая система и диаметр пучка может достигать 2 нм. Однако разрешение, соответствующее такому малому диаметру пучка, получить не удается, так как рентгеновские лучи испускаются областью, размер которой определяется длиной пути возбуждающего электрона без потери энергии до значения, равного или меньшего критическому значению испускания рентгеновских лучей. На практике для электронного микрозонда или сканирующего электронного микроскопа энергия возбуждающих электронов составляет 5—30 кэВ и рентгеновские лучи испускаются подповерхностной областью объемом [c.399]

Представляет интерес изобразить спектр Л -края поглощения в форме, сходной с уравнением дифракции. При обычной дифракции рентгеновских лучей или электронов газами, жидкостями или кристаллами общее уравнение дифракции выражает связь между отношением интенсивности рассеянного пучка h к интенсивности падающего пучка /о и величиной (sin 0) Д, где 6 — половина угла рассеяния [c.127]

Вертц Дж., Болтон Дж., Теория и практические приложения метода ЭПР, пер. с англ.. М., 1975. Н. Н. Бубнов. ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ, дифракционный метод исследования строения в-иа, основанный на изучении рассеяния в-вом монохроматич. пучка электронов, ускоренных в электрнч. поле напряжением 20—1000 В (дифракция медленных электронов) и более 40 кВ (дифракция быстрых электронов). Зафиксированная на фотопластинке дифракц. картина (электронограмма) — это более или менее четкая система пятен или концентрич. колец. Ее получают в электроногра-фе, где поддерживается вакуум от 10 до 10 Па, при экспозиции ок. 1 с. По электронограмме определяют направления и интенсивности рассеянных пучков. Электроны сильно взаимод. с в-вом, что позволяет исследовать объекты небольших ра.змеров. [c.702]

К. Ниира [38] теоретически предсказал, что вода имеет три-плетное состояние. А. Купперман [39], исследуя рассеяние пучка электронов с энергией 25—100 эв молекулами воды в газовой фазе, обнаружил возбужденное состояние воды с энергией на 4,2 0,2 эв выше основного электронного состояния. [c.20]

Неупругое рассеяние имеет значение только для малых углов рассеяния и, как увидим ниже, им часто можно пренебречь. Марк и Вирль (1930 г.) показали, что изменение интенсивности упругого рассеяния быстрых электронов в зависимости от угла рассеяния может быть выражено уравнением, аналогичным выведенному Дебаем и Эренфестом для рентгеновских лучей. Таким образом, если угол рассеяния, т. е. угол между первичным и рассеянным пучком электронов, равен 6, то интенсивность рассеянного пучка дается следующим выражением [c.155]

В. Рей и И. Пискунов, ЖЭТФ, 9, 240 (1939). (Рассеяние пучка электронов с энергий до 2 миллионов эл.-вольт.) [c.772]

Проходя через объект, электроны сталкиваются с ядрами атомов, в результате чего часть из них рассеивается под определенным углом, причем число рассеянных электронов (и угол рассеяния) определяется числом столкновений, которое в свою очередь зависит от плотности объекта, его толщины и скорости электронов. Формирование контрастного изображения объекта на флюоресцентном экране микроскопа связано с разной степенью рассеяния электронов различными участками объекта. Пучок электронов, прощедщий через наиболее толстую часть объекта и имеющий наибольший угол рассеяния, доходит до флюоресцентного экрана значительно ослабленным, в результате интенсивность свечения соответствующего участка экрана мала. При прохождении через более тонкие участки объекта электронный пучок рассеивается меньше и вызывает в соответствующих местах более интенсивное свечение экрана. Так упрощенно можно представить формирование контрастного изображения объекта на экране электронного микроскопа. [c.123]

Методом характеристических потерь энергии электронами (Ер=200 эВ) с угловым разрешением изучена пространственная дисперсия плазмонов в графите в интервале квазиимпульсов 0-ь 16 нм . Спектры ХПЭ получены в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Все эксперименты выполнялись с помощью многоканального электронного спектрометра с угловым разрешением [1] с оригинальным дисперсионным энергоанализатором типа коническое зеркало [2]. Угловое разрешение прибора по полярному углу 0 и азимутальному углу <р было одинаковым (1.5 х1.5"). Значения полярньсх углов 0, определялось с точностью 0.5 . Угол падения первичного пучка электронов на образец 0=50°. Углы сбора неупруго рассеянных электронов составляли 15-55". Анализатор работал в режиме постоянного абсолютного энергетического разрешения ДЕ=0.6 эВ и был настроен на энергию пропускания 30 эВ. Измерения проведены на образцах высокоориентированного пирографита (НОРС). Определение энергии л- и о-плазмонов проведено с использованием формализма Крамерса-Кронига [3]. Величина переданного импульса (q - это квазиимпульс л-электронов) определена по следующей формуле = , [c.48]

На рис. XXI. 1 показана схема классических опытов Деви сона и Джермера. Пучок электронов из электронной пушки А попадает на грань кристалла В. Фарадеев цилиндр С измеряет интенсивность отраженного пучка. Опыт показал, что зависимость этой интенсивности от угла между нормалью к грани и рассеянным лучом подчиняется уравнению Брегга, которое описывает дифракцию рентгеновских лучей— см. формулу (XXIV. ). [c.546]

Использование сигнала отраженных электронов открывает некоторые интересные возможности улучшения пространственного разрешения. Подробное изучение [37] свойств отраженных электронов с целью улучшения пространственного разрешения позволило разработать эффективный метод, в котором используются электроны с малыми потерями энергии . Этот метод основан на наблюдении того факта, что чем дальше электрон проходит в образец от точки падения первичного пучка, тем больше будет у него потеря энергии. Отраженные электроны, которые испытали потерю лищь 1% своей начальной энергии, так называе.мые электроны с малой потерей энергии , могут пройти лишь несколько нанометров до их отражения от образца. Предполагается, что такие электроны с малой потерей энергии выходят из образца главным образом за счет акта однократного упругого рассеяния на большой угол. Для того чтобы сделать максимальной генерацию электронов с малыми потерями энергии и направить их траектории в малый телесный угол выхода, образец сильно наклоняют, в результате чего возникает угловое распределение с резким пиком в направлении прямого рассеяния. Детектор электронов помещается в направлении прямого рассеяния, для того чтобы сделать максимальным собираемую часть сигнала. Для отсечкн всех электронов с энергией ниже некоторого значения КЕа, где К обычно устанавливается равным 0,95—0,99, используется система с сеткой с регулируемым потенциалом. Высокоэнергетические электроны с энергией Е/ЕоЖ затем после сетки ускоряются высоким напряжением и регистрируются системой типа сцинтиллятор-фотоумножитель. На изображениях, получаемых с помощью этой детекторной системы в сочетании с электронной пушкой высокой яркости, обнаруживаются самые тонкие струк- [c.162]

В потоке электронов отдельные частицы взаимодействуют друг с другом [4]. Рассеяние электронов ведет к распространению электронного излучения по всем направлениям. Следовательно, и электронорезист (рис. УП. 1) экспонируется в тех местах, куда первоначально не направлялся пучок электронов. Поток электронов в слое резиста делят на излучение, сохраняющее направление первоначального пучка, и обратно отраженное электронное излучение. На рис. УИ.2 показаны рассчитанные методсзм Монте-Карло траектории 100 электронов в слое резиста на подложке при разных ускоряющих напряжениях. Хорошо заметна доля электронов, имеющих направление первоначального пучка, и рассеянных. При 10 кВ рассеянные электроны расходятся на расстояние около 1 мкм, а при 20 кВ —уже на 3—4 мкм. [c.214]

Несмотря на то что в электронной литографии для достижения субмикронного разрешения используются апертуры меньшие, чем в оптической литографии, и достигается большая глубина резкости, в результате рассеяния электронов наблюдается расширение линий. Обычно используемая фокусировка пучка электронов до сечения радиусом 50 нм может привести к экспонированию участков с линейными размерами порядка нескольких микрометров (эффект близости). Кроме того, имеет место и отрицательное влияние накопления заряда диэлектриком (например, Ог). Поскольку рассеяние и отражение электронов возрастает с ростом заряда ядра атомов элементов, входящих в состав подложки, влияние на эти величины Si и Se более ярко выражено, чем влияние органических материалов, состоящих только из углерода, водорода и кислорода, что и достигается в планаризационном слое. [c.270]