Вторичная эмиссия, рентгеновская

Механизм возбуждения. Чтобы атом испустил квант рентгеновского излучения hv, ему необходимо сообщить энергию. Это можно осуществить облучением пробы потоком электронов эмиссионная спектроскопия) или рентгеновским излучением достаточной энергии рентгенофлуоресцентная спектроскопия). Практически ввиду более легкого осуществления используют только второй способ возбуждения. Его преимущество заключается еще в том, что возникающий спектр флуоресценции имеет только характеристические спектральные линии, в то время как на эмиссионный спектр накладывается спектр непрерывного излучения. В рентгенофлуоресцентной спектроскопии пробу облучают полихроматическим излучением рентгеновской трубки и наблюдают возникающее вторичное излучение. Для перемещения электрона с занимаемого им основного уровня необходимо, чтобы энергия поглощаемого рентгеновского кванта hv была по меньшей мере равна работе ионизации. Если поглощаемая энергия больше, то избыточная энергия высвобождается в виде кинетической энергии фотоэлектрона. По истечении 10 с ионизированный атом ступенчато переходит в основное состояние. Рассматривая уменьшение энергии электрона при его переходе с верхнего уровня на нижний, можно заметить, что рентгеновский квант излучается не при каждом электронном переходе. Эффективной в этом отношении оказывается только часть переходов (/ij). Остальное число переходов п — () вызывает эмиссию электронов из внешних электронных оболочек атома, поскольку они воспринимают всю энергию, освобождающуюся при осуществлении внутренних электронных переходов, и вследствие этого отрываются от атома оже-эффект). Под выходом флуоресценции W понимают отношение /if/n. Величина W для различных оболочек не одинакова и возрастает с увеличением атомного номера элемента. Зависимость выхода флуоресценции для /С-оболочки от атомного номера элемента можно представить следующей полу эмпирической формулой [c.201]

В разделе 5.4 указывалось на важность сочетания разных методов исследования поверхностных соединений. Количественное определение углерода и других элементов в модифицирующих поверхность соединениях производится элементным анализом, а ИК спектры помогают установить, какие именно группы и в каком количестве содержатся в поверхностном соединении. Содержание элементов в поверхностных соединениях можно определить с помощью зондирующего воздействия различных пучков на поверхность твердого тела, служащего рассеивающей мишенью для такого воздействия. Для зондирования используются направленные пучки фотонов, электронов, ионов илц атомов, вызывающие эмиссию вторичных частиц (также фотонов, электронов, ионов или атомов), лзучение которой и позволяет судить о свойствах мишени. Помимо элементного анализа, с помощью зондирующего воздействия на поверхность в благоприятных случаях можно получить сведения о структуре поверхности и адсорбции на ней. В табл. 5.4 представлены некоторые из этих методов. Перечисленные в таблице методы. анализа поверхности, за исключением рентгеновской эмиссионной спектроскопии, позволяют исследовать поверхностные слои на глубину менее 10 нм. В этих методах зондирование поверхности и ана--лиз рассеиваемых или эмиттируемых частиц проводится в очень высоком вакууме. Для дополнительной очистки поверхность часто подвергается предварительной бомбардировке частицами высокой энергии, обычно аргонной бомбардировке. С этим связаны ограничения в применении некоторых из этих методов для исследования поверхности недостаточно стойких адсорбентов. Преимуществом этих методов является возможность локального исследования не- [c.109]

Энергия электронного пучка изменяется обычно в интервале 1—50 кэВ, а система электронных линз снижает диаметр пучка от 50 мкм (у источника) до —Ю нм (на образце). В нормальном режиме работы вторичные электроны, испускаемые образцом, регистрируются сцинтилляционным фотоумножителем. Можно детектировать также электроны обратного рассеяния, эмиссию рентгеновских лучей или световое испускание. При используемых напряжениях вторичные электроны вылетают приблизительно с первых 10 нм (по глубине) образца. Электроны обратного рассеяния вследствие большей собственной энергии могут диффундировать в твердом теле на значительное расстояние, вплоть до примерно 100 нм при высоких напряжениях. Расстояние диффузии электронов ограничивает предельное разрешение метода СЭМ. [c.406]

При неупругом взаимодействии с ядрами вещества электроны теряют энергию в кулоновском поле ядер и вызывают эмиссию рентгеновского излучения со сплошным спектром. Неупругие столкновения могут вызвать ионизацию атомов, в результате чего возникают характеристические рентгеновские лучи или Оже-электроны. Если неупругие взаимодействия происходят между первичным пучком электронов зонда и слабо связанными внешними электронами вещества, испускаются вторичные электроны, имеющие энергию не выше нескольких десятков электрон-вольт. Кроме процессов, связанных с возбуждением внутренних и валентных оболочек атома, существуют плазменное и фононное возбуждения. Первый тип возбуждения характеризуется осцилляцией свободных электронов объекта в месте прохождения первичного пучка за счет энергии последнего. Фононное возбуждение является результатом взаимодействия зонда с кристаллической решеткой, что приводит к колебаниям атомов в решетке, испусканию световых квантов и в конечном счете к локальному разогреву вещества. Время элементарного акта возбуждения электронов внутренних оболочек атома и плазменного возбуждения составляет 10 с, процесс передачи энергии решетке длится 10" °—10 с. [c.218]

Промежуточное положение между электрическими разрядами в газе и разрядами в высоком вакууме занимает разряд, имеющий место в ионных рентгеновских трубках и в трубках Крукса, служивших для получения и демонстрации катодных лучей . В этом случае плотность остаточного газа в трубке настолько мала, что средняя длина свободного пути электронов больше, чем линейные размеры разрядной трубки или по крайней мере одного и того же порядка с ними. В то же время остаточный газ всё ещё играет существенную роль источником электронов на катоде является вторичная эмиссия электронов [c.24]

S Е A i А (США). Растровый электронный микроскоп, работающий при ускоряющих напряжениях до 50 кВ м имеющий предельное разрешение 10 им в режиме вторичной электронной эмиссии. Микроскоп может использоваться вместе с рентгеновским микроанализатором. [c.154]

Кроме того, бомбардируя поверхность ванны, электроны пучка вызывают появление вторичных электронов, а также рентгеновских лучей. Наконец, поверхность расплавленной и перегретой ванны представляет собой мощный источник термической эмиссии электронов. Все эти статьи расхода энергии покрываются в конечном счете за счет энергии попадающих на ванну электронов пучка. [c.255]

Детекторы могут фиксировать электроны, рентгеновские лучи или катодолюминесцентный свет (фотоны) (рис. 27.14). Один такой детектор помещается в камере с образцом (основное изображение обусловлено эмиссией вторичных электронов). Сигнал детектора усиливается и поступает в электроннолучевую трубку. По мере того как пучок электронов сканирует по поверхности образца, поступающая информация модулирует растр электроннолучевой трубки, сканирующей синхронно с пучком электронов. Каждой точке растра электроннолучевой трубки отвечает точка на поверхности образца, причем интенсивность электроннолучевой трубки изменяется в соответствии с интенсивностью сигнала, генерированного электронами, пронизывающими поверхность образца. [c.110]

Предупреждения относительно использования фиксаторов в равной степени применимы к окрашиванию. В связи с опасностью экстракции содержащихся растворимых веществ и вероятности внесения тяжелых элементов, рентгеновские пики которых могут маскироваться или налагаться на излучение интересуемых элементов, по-видимому, лучше всего избегать окрашивания. Если контраст изображения образца неприемлемо мал, тогда надо идти на некоторый компромисс, объект должен исследоваться либо в просвечивающем растровом электронном микроскопе, который дает наиболее высококонтрастные изображения, либо в режиме вторичной электронной эмиссии, который дает удивительно хорошую информацию с тонких срезов. [c.286]

Электронный спектр. Воздействие пучка рентгеновского излучения (РФЭС) или электронов (ОЭС) приводит к эмиссии электронов с поверхности образца. Электронный спектр представляет собой распределение эмитируемых электронов по кинетическим энергиям. Поскольку энергия источника возбуждения составляет единицы кэВ, то эмиссия электронов происходит с внутренних электронных уровней атома. Обычно в электронном спектре присутствует небольшое число характеристических линий. Фоновый сигнал электронного спектра формируется неупруго рассеянными электронами. Пример рентгеноэлектронного спектра приведен на рис. 11.33, а. Интенсивность оже-линий крайне мала. Устройство оже-спектрометров позволяет измерять не только спектр вторичных электронов, но и его первую производную по кинетической энергии электронов. Данный прием позволяет не только значительно повысить интенсивность линий, но и линеаризовать фоновый сигнал. На рис. 11.33, б изображен обзорный оже-электронный спектр поверхности серебра в интегральном и дифференциальном вариантах. [c.258]

На рис. 22.6 показаны размеры областей объекта, относящихся к разным эффектам взаимодействия электронного луча с веществом. Падающие электроны имеют энергию порядка 10 или 10 эВ (обычно до 30—50 кэВ) и поэтому могут проникать на значительную глубину, испытывая упругое рассеяние, и вместе с упруго рассеянными электронами уже в некотором объеме (имеющем, как показали расчеты, каплевидную форму) теряют часть энергии на возбуждение атомов вещества, в результате чего возникает рентгеновское излучение и эмиссия вторичных электронов (а также Оже-электронов). Поскольку энергия вторичных электронов невелика (порядка 10 эВ), то вторичные электроны, образующиеся [c.554]

Первичный электрон, ударяясь о поверхность твердого тела, либо отражается обратно в газ (или вакуум), либо проникает внутрь тела и выбивает вторичные электроны. Этот процесс часто сопровождается испусканием рентгеновских лучей. Твердое тело, из которого выбиваются электроны, может быть металлом, изолятором или иметь какую-либо другую структуру. О взаимодействии между первичными электронами и электронами, принадлежащими твердому телу, известно мало, и все еще не существует удовлетворительной теории вторичной электронной эмиссии. [c.94]

Механизм эмиссии до сих пор еще точно не известен. Сначала предполагалась, что первичные электроны, энергия которых значительно превышает потенциал ионизации, поглощаются атомами, испускающими при этом мягкие рентгеновские лучи, которые в свою очередь выбивают вторичные [c.95]

Некоторая часть электронов, летящих от катода к аноду, неизбежно рассеивается при столкновении с посторонними молекулами. Кроме того, торможение электронов на поверхности анода сопровождается помимо возникновения рентгеновских лучей и разогревания еще одним явлением — вторичной электронной эмиссией, т. е. выбиванием электронов из атомов анода. Эти электроны летят во всех направлениях и могут попадать на стенки рентгеновской трубки. [c.123]

Но часть электронов вылетает за пределы поверхности анода. Об этом-эффекте вторичной электронной эмиссии уже упоминалось в примечании при описании конструкции рентгеновской трубки. [c.142]

Здесь имеются в виду методы, которые основываются на явлениях фотоэффекта, получаемого при использовании монохроматического электромагнитного излучения, и вторичной электронной эмиссии. Собственно фотоэлектронной спектроскопией (ФЭС) называют метод, в котором вещество облучают в вакуумной УФ области электромагнитного спектра. Приоритет открытия явления эмиссии фотоэлектронов в газах под действием УФ облучения, положившего начало развитию метода ФЭС, принадлежит Ф. И. Вилесову (СССР). В рентгеноэлектронной спектроскопии (РЭС, или ЭСХА, что означает электронная спектроскопия для химического анализа) используют монохроматическое рентгеновское излучение. Создателем этого метода применительно к изучению поверхности твердых тел является шведский ученый К. Зигбан. Для возбуждения эмисии электропов может использоваться также электронный пучок, тогда говорят о методе индуцированной электронной эмиссии спектроскопии . [c.134]

Бомбардировка вещества фотонами или другими несущими энергию частицами может вызвать несколько явлений сначала происходит выбивание электронов из атомов мишени с образованием вакансий, затем следует релаксация (т. е. возвращение к нормальной конфигурации), которая может идти по одному из двух путей — испускание характеристического рентгеновского излучения и испускание вторичных оже-электронов. В предыдущей главе рассматривалось значение рентгеновского излучения в анализе, в этой главе будут показаны возможности эмиссии электронов. [c.251]

Приборы, использующие электрический разряд в высоком вакууме, т. е. в условиях, когда испускаемые катодом электроны двигаются практически без столкновений с атомами и молекулами газа. Это электронные приборы. IK ним относятся приемно-усилительные и генераторные лампы, электронно-лучевые приборы (электронные -коммутаторы, приемные и передающие телевизионные трубки, трубки для электронных осциллографов), фотоэлементы с электронной эмиссией, вторично-электронные умножители, рентгеновские трубки и ультравысокочастотные приборы (магнетроны, клистроны и др.). [c.60]

При низком вакууме углерод испаряется в атмосфере аргона при давлении около 1 Па. Атомы углерода претерпевают многократные соударения и рассеиваются во всех направлениях. Этот метод полезен для получения прочных пленок углерода и для нанесения покрытий на образцы ео сложным рельефом поверхности перед анализом 1В режимах рентгеновского микроанализа, катодолюминесценции и отраженных электронов. Однако в общем случае полезность этого способа для образцов, предназначенных для анализа в РЭМ, сомнительна, в частности, потому, что коэффициент вторичной эмиссии для углерода очень мал. Несомненно, что много1 ратное рассеяние и поверхностная диффузия углерода позволяют с большей эффективностью наносить покрытие на шероховатые образцы, и по этой причине этот метод целесообразно применять в тех случаях, когда нельзя наносить покрытие катодным распылением. [c.197]

В случае каждого отдельно взятого металла кривая 8=/( 7) имеет ряд горбиков и неровностей (рис. 22). Часть этих горбиков находит своё объяснение в ионизации адсорбированного на поверхности металла газа. Другие горбики характерны для самого металла и не исчезают при самом тщательном обезгажива-нии его поверхности. Сравнение ускоряющих первичные электроны потенциалов, соответствующих отдельным горбикам, с энергией возбуждения спектральных линий мягкого рентгеновского излучения показывает, что мы имеем здесь дело с выбиванием пер-вичными электронами электро-нов из атомов металла и притом не из самых внешних, а из глубже расположенных электронных оболочек. Замещение пустых мест в этих оболочках шектронами более далёких от ядра оболочек приводит к излучению внутри металла рентгеновских лучей, способных в свою очередь передать свой квант энергии электронам металла и заставить их частично вылетать из металла. Однако это явление играет при вторичной эмиссии лишь второстепенную роль. Вторичная [c.80]

И-500 (Япония). Просвечивающий электронный микроскоп обеспечивает предельное разрешение 0,14 нм при изображении плоскости кристаллической решетки и 0,3 нм по точкам имеет увсличе 1ие от 100 до 800 000 раз, работает при ускоряющем напряжении до 125 кВ. У микроскопа имеются приставки для охлаждения и нагревания до 800°С. Вместе с приставкой HSE-2 микроскоп мокнет работать и как сканирующий, при этом достигается разрешение в режиме растрового просвечивания 3 нм и режиме вторичной электронной эмиссии 7 нм. При использовании микроскопа совместно с многими рентгеновскими спектрометрами можно проводить микроанализ. [c.147]

HFS-2 (Япония). Растровый электронный микроскоп работает при ускоряющих напряжениях до 25 кВ,. при этом достигаются следующие предельные разрешения и максимальные увеличения в растрово-просвечивающем режиме 3 нм и 500 000 раз в режиме вторичной электронной эмиссии 3 нм и 250 000 раз. Сканирующий электронный микроскоп используется вместе с рентгеновским микроанзлизатором и имеет предельное разрешение 7 нм и максимальное увеличение 200 ООО раз. [c.154]

После взаимод. пучка первичных электронов с пов-стью исследуемого образца можно регистрировать упруго или неупруго рассеянные электроны, вторичную элегаронную эмиссию, эмиссию десорбированных атомов или ионов, алектро-мага. излучение в рентгеновской или оптич. области, наведенный в образце электрич. ток или эдс. [c.443]

ПОЛНОСТЬЮ закрытый, за исключением небольшого входного отверстия, контейнер (рис. 2.2). Для этой цели обычно используется диафрагма электронного микроскопа (диаметр 3 мм) с отверстием 25—100 мкм. Контейнер изготавливается из материала (Т или С), отличного от металла, используемого для изготовления столика микроскопа. В этом случае легко регистрировать любое рентгеновское излучение от цилиндра Фарадея. Конструкция цилиндра Фарадея не позволяет выходить наружу отраженным и вторичным электронам, возникаюш,им под действием первичного пучка. Поэтому ток, текуш,ий на землю, в точности равен току падаюш,его пучка / и может быть легко измерен пикоамперметром постоянного тока или калиброванным усилителем тока образца. В тех случаях, когда не требуется большой точности, цилиндр Фарадея может быть заменен плоским куском графита. В этом случае измеряемый ток образца г об и ток первичного (падаюш,его) пучка I связаны соотношением 1 = 1об/[1—(л + б)], где т] и б — коэффициенты отражения и вторичной электронной эмиссии (гл. 3) соответственно. Для графитового образца, расположенного перпендикулярно пучку, как т], так о б малы, так что ошибка составляет по порядку величины всего лишь 10%. [c.16]

Явление эмиссии электронов при отрыве полимерной пленки от стекла и при раскалывании твердых тел было открыто Дерягиным, Кротовой и Карасевым [5.71, 5.72]. Поток электронов идет с свежеобразовапных (ювенильных) поверхностей, возникающих при нарушении адгезионного контакта или раскалывании, и отчетливо наблюдается при проведении опытов в вакууме, где отсутствует поглощение излучения воздухом. Основной причиной вырывания электронов с поверхности является образование нри разрыве тела двойного электрического слоя (противоположные поверхности заряжаются разноименно). Было показано, что при медленном отрыве поток электронов практически отсутствует. Это объясняется тем, что возникшие электрические заряды успевают вследствие проводимости стечь с поверхностей. В результате взаимодействия электронов с веществом как вторичное явление возникает рентгеновское, световое и радиоизлучение. [c.139]

Эмиссия Оже-электрона происходит по механизму релаксации, в котором вакансия, образованная на одной из внутренних электронных орбит атома в результате фотоэжекции, заполняется электроном с внешней орбиты. Такой переход сопровождается высвобождением энергии, которая вновь приводит к испусканию вторичного электрона, принадлежащего (или нет) поверхностному слою (Оже-электрон). Энергия этого электрона не зависит от энергии излучения, индуцировавшего переход. Это может быть облучение электронами, рентгеновскими или даже ультрафиолетовыми лучами. Некоторые современные приборы предусматривают возможность их использования либо в режиме дифракции медленных электронов, либо в режиме Оже-спектрометра. [c.81]

В области очень низких давлений рабочая область ионизационны манометров лимитируется так называемым рентгеновским эффектом. Возвращаясь обратно к рис. Ю2, мы видим, что сетка триодной лампы непрерывно бомбардируется электронами с энергией около 150 э В и с интенсивностью, определяемой величиной эмиссионного тока. Эти электроны возбуждают рентгеновское излучение, которое, попадая на коллектор ионов, может вызывать фотоэлектронную эмиссию. Прибор, изме-ряющий коллекторный ток, не выделяет составляющие, обусловленные переносом заряда электронами, уходящими с коллектора, или попадающими на него положительньши ионами. Таким образом, в случае, когда вторичная электронная эмиссия становится уже сравнимой с током ионов, пропорциональность между давлением и ионным током нарушается. В триодных лампах величина вторичного эмиссионного тока эквивалентна ионному току, соответствующему давлению 10 мм рт. ст. Поэтому рассчитывать на разумную точность измерений для давлений нижа 10- мм рт. ст. уже нельзя. Развитие современных ионизационных манометров идет преимущественно по пути снижения рентгеновского ограничения посредством модификации структуры электродов. В этом отношении успешными оказались три подхода к решению задачи резкое уменьшение площади коллектора ионов, физическое разделение и экранирование коллекторных электродов для электронов и для ионов и, наконец, использование магнитных полей для увеличения пробега электронов, что позволяет уменьшить ток электронной эмиссии без снижения чустви тельности манометра, см. уравнение [27]. [c.325]

Поглощаемая в момент возбуждения энергия расходуется люминофором по весьма разнообразным каналам. Большая часть её непосредственно переходит в тепло и. заметно нагревает экран. Повышение температуры экрана может быть обнаружено просто касанием рукой фронтального стекла трубки во время работы. Значительная доля энергии идёт на вырывание свободных вторичных электронов, которые покидают люминофор в направлении ускоряющего электрода и этим поддерживают потенциал экрана при бомбардировке. Совершенно очевидно, что в нормальных условиях работы число освобождающихся вторичных. электронов должно быть больше или по крайней мере равно числу поступающих первичных. Часть энергии неизбежно тратится на излучение вне пределов видимой области (короткий ультрафиолет, рентгеновское излучение). Только небольшой остаток энергии идёт на оптические переходы, которые обусловливают собственно люминесцентное излучение. Учитывая сильное нагревание экрана и величину вторичной электронной эмиссии, а priori можно предполагать небольшую величину коэффициента полезного действия катодолюминесценции. [c.229]

Экзоэлектронная эмиссия исследовалась двумя способами торцовым счетчиком с аргои-спиртовым наполнением после возбуждения рентгеновским излучением [5] и вторичным электронным умно кителем в вакууме после возбуждения электронной бомбардировкой. Эти два метода регистрации эмиссии в определенном смысле прин- [c.143]